無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中拓撲控制算法的研究.pdf

1、拓撲控制是無線ad?hoc和傳感器網(wǎng)絡(luò)中用于降低能量損耗和無線電干擾的重要技術(shù)。傳感器節(jié)點越來越小型化，節(jié)省能量對于延長網(wǎng)絡(luò)運行時間顯得越來越重要。拓撲控制技術(shù)的目標(biāo)是在維持拓撲圖的某一全局特性，如連通性等的同時，簡化并控制初始通信圖的拓撲，并降低與節(jié)點的傳輸范圍密切相關(guān)的能量消耗和干擾。以往對拓撲控制問題的研究方法通常是基于圖模型的，即作用在著名的圖理論算法上，而基于圖模型的拓撲控制算法過于簡單化節(jié)點的通信模型，并沒有考慮到干擾的影響

2、。近來，學(xué)術(shù)界對ad?hoc網(wǎng)絡(luò)投入大量的研究，極大地推動了干擾模型的研究與發(fā)展。文章主要討論了物理干擾模型下對拓撲控制算法的研究與設(shè)計。
　　本文首先總體講述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用，以及拓撲控制問題的研究現(xiàn)狀和現(xiàn)存的一些經(jīng)典的拓撲控制算法。然后提出了兩個算法，并理論證明了算法的正確性。最后，使用仿真工具與其他算法進行比較，從算法執(zhí)行結(jié)果上驗證了本文提出的算法的優(yōu)越性。本文的研究內(nèi)容如下：
　　在第三章，針對能量損耗問題，

3、我們在物理干擾模型SINR下提出了XTC的改進算法—— PLXTC。XTC算法包括至今提出的對XTC算法的改進大都是以節(jié)點間的歐氏距離為基礎(chǔ)，并沒有考慮能量損耗及干擾帶來的影響。該算法以能量損耗作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，通過改變發(fā)射功率并更新鄰居列表排序，得到期望的網(wǎng)絡(luò)拓撲。理論分析證明了利用 PLXTC可以得到一個連通的對稱網(wǎng)絡(luò)拓撲，其時間復(fù)雜度為?? Ni*N j?，通信復(fù)雜度為??Ni?，仿真實驗驗證了通過 PLXTC算法生成的網(wǎng)絡(luò)拓撲在降低

4、能量損耗方面有很大的性能提高。
　　在第四章，我們同時考慮了拓撲構(gòu)造和拓撲維護，通過最小化能量消耗來最大化網(wǎng)絡(luò)壽命。調(diào)整節(jié)點的傳輸功率和利用占空比的拓撲控制是延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的兩個有效方法。我們結(jié)合這兩個方面，提出MNLTC算法。針對最小化能量損耗問題，在SNR模型下，改變節(jié)點的傳輸功率，利用分組的思想將網(wǎng)絡(luò)分組，利用占空比機制使網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點有相同的壽命，同時還考慮了非獨立組中節(jié)點突然死亡的情況。通過理論分析證明了利用MNLT