無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次拓?fù)淇刂扑惴ㄑ芯?pdf

1、拓?fù)淇刂剖菬o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它不僅可以改善網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)也可為其他網(wǎng)絡(luò)層次的算法提供基礎(chǔ)平臺。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)能量受限的網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)淇刂扑惴舍槍υ撎攸c(diǎn)構(gòu)造專門的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)壽命以及均衡節(jié)點(diǎn)之間能量的目的。因此，本文在基于能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)幾種拓?fù)淇刂扑惴?，以達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)生命時(shí)間和提高節(jié)點(diǎn)之間的能量均衡性的目的。
　　 拓?fù)淇刂剖侵冈诰W(wǎng)絡(luò)滿足一定連通度和覆蓋度的情況下，通過調(diào)

2、整節(jié)點(diǎn)的傳輸功率來選擇合適的骨干節(jié)點(diǎn)并將網(wǎng)絡(luò)中多余的通信鏈路刪除，以達(dá)到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式的一種網(wǎng)絡(luò)管理方法。層次型拓?fù)淇刂剖峭負(fù)淇刂撇呗灾蟹浅Ｖ匾囊环N。層次型拓?fù)淇刂剖侵竿ㄟ^選擇合適的骨干節(jié)點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)層次的數(shù)據(jù)傳輸子網(wǎng)。層次型結(jié)構(gòu)可使非骨干節(jié)點(diǎn)在沒有進(jìn)行通信的時(shí)候進(jìn)入到休眠狀態(tài)，同時(shí)在骨干節(jié)點(diǎn)上對接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行融合處理，從而通過減少發(fā)送的數(shù)據(jù)量來達(dá)到節(jié)能的目的。
　　 在層次型拓?fù)淇刂浦?，?jié)點(diǎn)之間的路徑不需要進(jìn)

3、行定期維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行是基于輪的方式。在每輪中，所有節(jié)點(diǎn)都要參與網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)。在重構(gòu)過程中，簇頭的選擇非常重要，如果簇頭選擇不當(dāng)將造成網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)剩余能量的不均衡，從而造成網(wǎng)絡(luò)生命時(shí)間的下降。因此，論文通過設(shè)計(jì)合理的簇頭預(yù)測算法對網(wǎng)絡(luò)簇頭進(jìn)行選擇。當(dāng)某輪結(jié)束的時(shí)候，簇頭節(jié)點(diǎn)對接下來幾輪的簇頭進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測依據(jù)是節(jié)點(diǎn)的剩余能量。在簇頭預(yù)測機(jī)制的基礎(chǔ)上，文章提出了層次型拓?fù)淇刂扑惴–P-DCRP。如果基站的計(jì)算能力允許，則可以采用基站計(jì)算然后廣播

4、的方式，并且在簇頭之間采用多跳傳輸機(jī)制，避免因簇頭直接和基站進(jìn)行通信而造成能量浪費(fèi)的情況。多跳傳輸機(jī)制有多種，本文采用基于能量距離的局部最短路徑算法。根據(jù)上述構(gòu)想，論文提出了一個(gè)多方面綜合改進(jìn)的拓?fù)淇刂扑惴⊿CPEBMT。
　　 當(dāng)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，如果選擇多跳傳輸方式，則下一跳節(jié)點(diǎn)的選擇至關(guān)重要。鄰居集合的創(chuàng)建是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選擇下一跳節(jié)點(diǎn)時(shí)非常關(guān)鍵的一環(huán)。如果鄰居集合中的節(jié)點(diǎn)選擇比較合理，同時(shí)數(shù)量比較充足，則會(huì)使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)到

5、下一跳節(jié)點(diǎn)時(shí)不僅能夠節(jié)省很多能量，同時(shí)也會(huì)使鄰居節(jié)點(diǎn)集合中節(jié)點(diǎn)的剩余能量比較均衡。因此，論文提出了基于鄰居集合的兩個(gè)拓?fù)淇刂扑惴≧NS-MCRP和NS-MCRP。在分簇拓?fù)渲校?jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式可以是多跳傳輸也可以是單跳傳輸。但是，對于某個(gè)具體的拓?fù)淇刂扑惴ǖ哪硞€(gè)具體的簇來說，可能由于多跳機(jī)制的不合理性，導(dǎo)致多跳傳輸方式的能耗大于單跳傳輸方式的能耗。因此，可通過尋找一個(gè)能耗臨界點(diǎn)來設(shè)計(jì)基于混合傳輸方式的拓?fù)淇刂扑惴ā；谏鲜鏊枷耄?/p>

6、章提出了基于混合傳輸?shù)耐負(fù)淇刂扑惴∕S-LEACH。
　　 在層次型拓?fù)淇刂浦?，基于骨干?jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂扑惴ㄊ菍诜执亟Y(jié)構(gòu)的拓?fù)淇刂扑惴ǖ囊环N擴(kuò)展?；诠歉晒?jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂扑惴ㄒ话悴捎脝l(fā)式算法實(shí)現(xiàn)。所生成的骨干節(jié)點(diǎn)組成了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與收集的骨干網(wǎng)，并且該骨干網(wǎng)覆蓋了網(wǎng)絡(luò)中所有的非骨干節(jié)點(diǎn)。因此，基于上述思想，論文提出了基于骨干節(jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂扑惴╒BT-EBHRP，同時(shí)也提出了構(gòu)造近似最小數(shù)目的骨干網(wǎng)構(gòu)造算法MCDSA。在無線傳感器網(wǎng)