基于最短路徑樹的WSN拓撲控制算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的測控網(wǎng)絡(luò)，在軍事、工業(yè)、環(huán)境和醫(yī)療等諸多領(lǐng)域都潛在著巨大的應(yīng)用價值，引起了國內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注。由于其能量受限的特點，最大限度地降低能耗并保持網(wǎng)絡(luò)性能成為設(shè)計的主要目標。拓撲控制是提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效性的關(guān)鍵技術(shù)，對延長網(wǎng)絡(luò)生命期、改善網(wǎng)絡(luò)性能等方面具有重要作用。因此，研究高效的拓撲控制算法具有一定的理論和現(xiàn)實意義，本課題從網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)模型出發(fā)，針對基于最短路徑樹的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法進行了研究

2、。
　　分析UDG、MST、RNG和GG等典型鄰近圖拓撲結(jié)構(gòu)模型，并針對這些模型沒有考慮網(wǎng)絡(luò)實際能耗情況的局限性，從傳感器節(jié)點通信能耗模型出發(fā)，研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中單、多跳通信方式的能耗規(guī)律，結(jié)合Dijkstra最短路徑遞增的思想形成最小能耗路徑拓撲的生成規(guī)則，建立了一種基于最短路徑樹的拓撲結(jié)構(gòu)模型，獲得了每個節(jié)點到目的節(jié)點的最小能耗路徑。
　　通過對數(shù)據(jù)傳輸路徑的分析，設(shè)計了一種基于本地最小能耗路徑的拓撲控制算法(LMPT

3、)，由sink節(jié)點開始拓撲發(fā)現(xiàn)，采用與通信能耗成正比的定時機制來控制節(jié)點加入拓撲的順序，按路徑能耗遞增的次序產(chǎn)生最小能耗路徑樹，同時研究拓撲維護方法，解決個別節(jié)點負載偏重而過早失效的問題，理論與實驗分析驗證了上述算法的有效性。
　　研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能和拓撲結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，針對節(jié)點度沒有限制造成通信干擾和網(wǎng)絡(luò)性能下降等問題，采用相關(guān)鄰近圖的方法對鄰居節(jié)點數(shù)目進行優(yōu)化，形成了一種度優(yōu)化本地最小能耗路徑樹的拓撲控制算法(DLPT)，