[学位论文]基于发射功率调整的无线传感器网络的拓扑控制

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1、南开大学硕士学位论文基于发射功率调整的无线传感器网络的拓扑控制姓名：于博洋申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：徐敬东20090601摘要无线传感器网络是由大量节点组成的特殊的无线网络，它实现了复杂环境下的数据感测、收集与分析等功能。无线传感器网络中的节点具有体积小、计算能力有限、依靠无线电波通讯、电池供电等特点，这些特性决定了无线传感器网络要在具体环境中以最优的方式工作，还有许多亟待解决的问题。作为无线传感器网络优化的方法，拓扑控制旨在降低介质访问冲突，限制节点的邻居数目和减少每次通讯消耗的能量，并最终从整体上改善网络的

2、扩展性、生命期、能源效率和并发通讯能力等。调整节点信号发射功率和规划节点的睡眠是拓扑控制中的主要方法。本文分析了拓扑控制在协议栈中的位置及与其它协议的关系。通过引入概率性的链路模型和链路质量估计的非确定性，提出了一种利用体现信号接收功率的RSSI信息的拓扑控制算法LQA．TC。在本文所描述的研究模型下，LQA．TC算法能够保证网络的连通性，链路的对称性，适当的平均邻居度数，并能够改进网络能源效率和平均干扰度数等。在此基础上，提出了针对网络生命期的改进方法LBA-TC。该方法通过考虑拓扑控制可能带来节点间的转发负载的差别，利用节点的剩

3、余电量信息或保证最低邻居数目，进一步延长了拓扑控制下的网络生命期。论文对所提出的各种算法进行了仿真实验，分析了算法中各种参数对于评价指标的影响，并与其它算法进行了比较。仿真结果表明，LQA．TC在有限提高网络中节点平均度数的同时，降低了节点的平均干扰度数和网络的路径能量消耗，LBA．TC算法则在设置有效存活节点比例高于90％的条件下，明显延长了网络的生命期。关键词：拓扑控制，非确定性链路，链路质量估计，功率配置，网络生命期AbstractWirelessSensorNetwork(WSN)，consistingofmanynodes

4、埘tlllimitedpowerandworkinginadhocmanner，isdesignedtofinishdatesensing，gathering，andanalyzingtasksinspecialenvironment．SinceWSNnodesarecharacterizedbysmallsize，limitedcomputingcapacity,radiocommunicationandpoweredbybattery,therearestillmanyproblemstobesolveorimproved,to

5、makeWSNworkoptimallyinsomespecificconditions．TopologyControl(TC)，oneofoptimizationmeasures，aimsatimprovingthescalability,lifetimeandconcurrency,throughdecreasingthemediaaccesscollision,neighboringdegree，andtheenergyconsumedpertransmission．Itsmethodincludestransmissionp

6、oweradjustmentorsleepscheduling．BasedonanalyzingthepositionofTCprotocolinprotocolstackanditsrelationship谢motherprotocols，thearticleintroducedprobabilisticlinkmodelandstochasticlinkqualityestimation，andproposedtheLQA—TCalgorithm，whichisbasedontheRSSI，allindicatorofthere

7、ceivingsignalpower．Inthemodelspecifiedinthearticle，LQA-TCensuresnetworkconnectivity,linksymmet巧,properaverageneighbornodedegree，andimprovesthenetworkenergyconsumption,averageinterferingnodedegree，withlimitedextraoverhead．Together,thearticleproposedallimprovedalgorithmL

8、BA-TC，toprolongthelifetimeofnetwork．LBA-TCtakesintoconsiderationtheloadbalancingissuesin仃oducedbytraditionalTCmethoda