基于剛性圖的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲優(yōu)化策略研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)、微電子以及嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展進步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為當前新興科技受到學者們越來越廣泛的關(guān)注，被推廣應(yīng)用在環(huán)境保護、醫(yī)療看護、智能家居、軍事反恐等各個方面。拓撲控制可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高通信效率，延長網(wǎng)絡(luò)壽命。本文基于剛性圖方法，針對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點分布較密集的情況，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲問題進行研究，在保證網(wǎng)絡(luò)連通性的條件下，較好地延長網(wǎng)絡(luò)的壽命，提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。論文研究的主要內(nèi)容如下：
　　首先考慮大規(guī)模

2、網(wǎng)絡(luò)當分簇較多時導(dǎo)致數(shù)據(jù)聚合傳輸效率低的問題，提出了一種基于最小剛性圖拓撲優(yōu)化的分簇算法。通過對多個簇頭節(jié)點采用生成最小剛性圖的方法進行拓撲優(yōu)化，保證了簇與簇之間的通信都是2-連通的，同時算法中引入休眠機制減少節(jié)點的能量消耗。仿真實驗表明，算法能較好的延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，優(yōu)化簇間通信連通性與魯棒性。
　　進一步考慮分簇算法中簇頭節(jié)點能量消耗較大導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)壽命縮短，為進一步提高算法負載的均衡性，提出一種拓撲三級分簇結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法。算法中

3、引入子簇概念，基于節(jié)點剩余能量與緩沖容量構(gòu)建分級分簇結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)整體能量均衡，同時基于最小剛性圖對簇間通信進行優(yōu)化，保證簇間通信的連通性。仿真實驗表明，與RCHMESHR-S等相關(guān)拓撲算法相比，采用提出的算法后網(wǎng)絡(luò)中延長出現(xiàn)節(jié)點死亡現(xiàn)象，有利于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負載均衡，算法在網(wǎng)絡(luò)連通性與負載均衡性方面均有明顯的優(yōu)勢。
　　最后為構(gòu)建更加穩(wěn)定的拓撲結(jié)構(gòu)，考慮了生成拓撲鏈路圖中通信鏈路的權(quán)值對于網(wǎng)絡(luò)壽命的影響，基于剛性圖的代數(shù)特性分