基于CDS的無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是二十一世紀最有影響力的技術(shù)之一，被廣泛應用于軍事和民用等領(lǐng)域，也是當前研究的熱點問題。無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲控制對于網(wǎng)絡整體性能，如網(wǎng)絡生存時間、減少節(jié)點間通信干擾、保證覆蓋質(zhì)量等方面，都具有非常重要的影響。因此，如何對無線傳感器拓撲結(jié)構(gòu)進行有效控制，成為無線傳感器網(wǎng)絡研究領(lǐng)域一個迫切需要解決的問題。 本文以如何提高大規(guī)模部署節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡的整體性能為研究背景，針對無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制中的自適應成簇，網(wǎng)絡連

2、通性覆蓋等問題展開研究，提出基于連通支配集的網(wǎng)絡拓撲控制模型。論文主要工作如下： (1)綜述無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和當前拓撲控制算法，對當前典型拓撲控制算法的優(yōu)點和缺點進行深入分析和總結(jié)。 (2)研究了無線傳感器的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，給出了傳感器節(jié)點的節(jié)點模型、傳感模型、能量模型、傳感模型和通信模型。并重點討論了節(jié)點部署情況，提出采用隨機部署來實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點部署問題。 (3)提出在自適應成簇算法LEA

3、CH基礎(chǔ)上引入功率控制，解決當前無線傳感器網(wǎng)絡自適應成簇算法往往不考慮功率控制的不足，有效降低網(wǎng)絡能量損耗。通過分析節(jié)點覆蓋、節(jié)點連通與節(jié)點通信半徑之間的關(guān)系，給出了滿足節(jié)點覆蓋要求的有效通信半徑的計算方法，并以此為依據(jù)對其進行改進。改進后的算法通過傳感器節(jié)點的鄰居數(shù)量計算有效通信半徑，從而調(diào)節(jié)發(fā)射功率，在節(jié)約能量的同時，利用有效通信半徑和感知半徑的關(guān)系，保證網(wǎng)絡的覆蓋。 (4)提出采用連通支配集CDS(connected do

4、minating set)組建傳感器節(jié)點連通路徑，解決無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法不能保證全網(wǎng)連通性覆蓋問題。分析了節(jié)點覆蓋與區(qū)域覆蓋的關(guān)系，并根據(jù)連通路徑的節(jié)點覆蓋等于全網(wǎng)連通性覆蓋的充分條件，提出了基于連通支配集CDS組建傳感器節(jié)點連通路徑，通過節(jié)點覆蓋完成網(wǎng)絡的連通性覆蓋的算法，并結(jié)合改進后的自適應成簇算法，實現(xiàn)了基于能量有效前提下無線傳感器網(wǎng)絡連通性覆蓋拓撲控制算法。 (5)實現(xiàn)了節(jié)點部署、網(wǎng)絡成簇、改進后自適應成簇算法和