无线传感器网络层次拓扑控制算法研究.pdf

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1、华中科技大学博士学位论文无线传感器网络层次拓扑控制算法研究姓名：汤强申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：汪秉文2010-05-28 华中科技大学博士学位论文节点选择比较合理，同时数量比较充足，则会使网络节点在发送数据到下一跳节点时不仅能够节省很多能量，同时也会使邻居节点集合中节点的剩余能量比较均衡。因此，论文提出了基于邻居集合的两个拓扑控制算法RNS-MCRP和NS-MCRP。在分簇拓扑中，节点之间的数据传输方式可以是多跳传输也可以是单跳传输。但是，对于某个具体的拓扑控制算法的某个具体的簇来说，可能由于多跳机制的不合理性，导致多跳传输方式的能

2、耗大于单跳传输方式的能耗。因此，可通过寻找一个能耗临界点来设计基于混合传输方式的拓扑控制算法。基于上述思想，文章提出了基于混合传输的拓扑控制算法MS-LEACH。在层次型拓扑控制中，基于骨干节点的拓扑控制算法是对基于分簇结构的拓扑控制算法的一种扩展。基于骨干节点的拓扑控制算法一般采用启发式算法实现。所生成的骨干节点组成了数据转发与收集的骨干网，并且该骨干网覆盖了网络中所有的非骨干节点。因此，基于上述思想，论文提出了基于骨干节点的拓扑控制算法VBT-EBHRP，同时也提出了构造近似最小数目的骨干网构造算法MCDSA。在无线传感器网络中，构造近似最小数目节点的骨

3、干网对于减少传输的数据包、降低干扰、降低延时都具有重要作用。论文最后对全文进行总结，指出文章的创新点以及提出了今后可继续研究的工作。关键词：无线传感器网络，层次型拓扑控制，能量均衡，分簇拓扑控制算法，骨干网拓扑控制算法II 华中科技大学博士学位论文AbstractTopologyControlisakeytechnologyofWirelessSensorNetwork(WSN).Thetopologycontrolalgorithmscannotonlyimprovethenetworkstructurebutalsoprovidethebasicplat

4、formforthealgorithmsoftheothernetworklayers.WSNisanenergyconstrainednetwork,andthetopologycontrolalgorithmcanconstructaspecialnetworkstructuretoimprovethenetworklifetimeaswellastheenergybalanceofthenetwork.Thus,sometopologycontrolalgorithmsaredesignedbasedontheenergyconstrainedWSNt

5、oprolongthenetworklifetimeaswellasimprovetheenergybalance.Iftheconnectivityaswellasthecoverageissatisfied,themanagementofthenodesisoptimizedbyatopologycontrolalgorithm,whichadjuststhetransmissionpowerandselectstheappropriatebackbonenodesanddeletestheredundantlinks.Thehierarchytopol

6、ogycontrolisaveryimportantkindofthetopologycontrolstrategy,whichselectsthebackbonenodesanddividesthenetworkintodifferentsub-networkswithdifferentlevels.Thehierarchytopologymakesthenon-backbonenodessleepwhenthenodesarenotcommunicating.Meanwhilethebackbonenodesfusethecollecteddatafor

7、savingenergybydecreasingthenumberofthepacketdatasenttothenexthops.Intheclusteringtopologycontrol,themaintenanceofthelinkbetweenanypairnodesisnotneededandthenetwork’srunningisbasedontherounds.Ineveryround,allnodesparticipateintothenetworkreconstruction.Intheprocessofreconstruction,t

8、heselectionoftheclusterhea