基于能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks，WSN)是普適計算、普適控制的一種實現(xiàn)技術，涉及現(xiàn)代傳感器、微電子、無線通信、嵌入式計算、分布式信息處理等多個學科領域，以數(shù)據(jù)為中心，具有自組織、自調節(jié)的特點，廣泛用于軍事、農業(yè)、建筑、醫(yī)療及各種商業(yè)領域。而無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點體積微小，攜帶的電池能量有限，所以研究高效的能量利用機制是一項重要的研究工作。拓撲控制研究如何在保證網(wǎng)絡連通性和覆蓋度的情況下，優(yōu)化網(wǎng)絡拓撲結構，是

2、節(jié)能機制的一項重要研究內容。
　　本文首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念、相關技術及主要應用；總結了拓撲控制的主要研究方向、優(yōu)化的意義、研究現(xiàn)狀及主要挑戰(zhàn)；分別對平面拓撲和層次拓撲控制作了深入研究，闡述了相關的理論基礎及網(wǎng)絡模型；提出了無線傳感網(wǎng)絡“能量空洞”現(xiàn)象，分析了該現(xiàn)象產生的原因。基于以上的研究基礎，本文的研究成果主要包括以下三個方面：
　?、偬岢隽艘环N基于非均勻部署的無線傳感器網(wǎng)絡能量均衡算法：根據(jù)“能量空

3、洞”現(xiàn)象，研究分析無線傳感網(wǎng)絡均勻分布的能耗問題，從而提出一種節(jié)點非均勻部署算法，令網(wǎng)絡中各個位置的工作的節(jié)點密度相同，分擔網(wǎng)絡負載的中繼節(jié)點的密度隨著與Sink節(jié)點距離的增大而減小，從整體上實現(xiàn)能量消耗均衡。
　?、谔岢隽艘环N能量有效的分簇算法。根據(jù)源節(jié)點到匯聚節(jié)點Sink的跳數(shù)，調節(jié)簇頭的比例及簇的規(guī)模，使靠近Sink節(jié)點的簇頭比例增大、簇規(guī)模變小，簇頭可以節(jié)省一部分能量來轉發(fā)距離Sink較遠的簇頭發(fā)送的數(shù)據(jù)，從局部范圍內達到