无线传感器网络的拓扑控制算法研究(1)

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1、西安电子科技大学硕士学位论文无线传感器网络的拓扑控制算法研究姓名：闫永义申请学位级别：硕士专业：应用数学指导教师：刘三阳20080101摘要在无线传感器网络中，传感器节点是体积微小的嵌入式设备，采用能量有限的电池供电，它的计算能力和通信能力十分有限．所以，除了要设计能量高效的MAC协议、路由协议以及应用层协议之外，还要设计优化的网络拓扑控制机制．所以，拓扑控制是传感器网络中的一个基本问题．无线传感器网络拓扑控制算法的首要任务是减少节点的能量消耗，从而延长整个网络的生存时间．而传感器节点大部分的能量消耗在无线通信模块．本文一方面从通信节能的角度，提出了

2、两种拓扑控制算法．首先，考虑在通常情况下，无线通信的能量消耗与通信距离的三次方成正比．设计了一种选择邻居的标准，使邻居闻的链接都是最小通信能耗链接，给出了一种局部构造最小通信能耗路的邻近图算法MEP(MG)．并证明了算法具有连通性和1-spanner特性．然后，考虑一般的情况：无线通信的能量消耗与通信距离的11次方成正比(2

3、对网络的动态变化，设计了一种功率自适应的拓扑控制算法．该算法通过引进启发机制，根据网络通信节点丢包率的变化、通信中断等网络故障，进行动态调整节点的发射功率，从而动态地改变网络的拓扑结构；利用启动冗余节点，建立可靠的数据传输链路，均衡网络中骨干节点的数量，使节点的能量消耗进一步均衡、减少，从面延长整个网络的生存时间．关键词：无线传感器网络拓扑控制算法最小通信能耗路MEP(MC)算法MCEC(MG)算法AbstractInthewireless∞nsornetworks。$e11sornodeisthesizeofsmallembeddeddevice,

4、usingthelimitedbattery-poweredenergy,anditscomputingpowerandcommunicationscapabilityisverylimited．Therefore，apartfromdesigningtheenergy-efficientMACprotocol，mutingprotocolandtheapplicationlayerprotocol，butalsodesigningtheoptimizedtopologycontrolmcchanism．Sothetopologycontrolisa

5、basicprobleminthewirelessSffllsornetworks．111eprimarygoalofatopologycontrolschemeinwirelesssensornetworksistoreducenodepowerconsumptioninordertoextendnetworklifetime．Mostoftheenergyconsumptioninthesensornodeiscommunicationmodule．Fromtheperspectiveofenergy-savingcommunication,tw

6、otopologycontrolalgorithmsareproposed．11"c,onllnonconditionthattheenergyconsumptionofwirelesscommunicationisproportiontothecubeofthecommunicationdistanceistakenintoacco呲thenatopologycontrolmethodMEP(MG)ispresented．Thecoane训tyandthepropertyof1-spannerareproved．Andthefilrtherprom

7、otionispresentedonthebasisoftheabove．Thatisconsideringthegeneralsituation'．theenergyconsumptionofwirelesscommunicationisproportiontothen-powerofthecommunicationdistance．AnotherlocalizedtopologycontrolmethodMEC似G)isalsopresented．11lemethodretainsthefollowingcharacteristics：conne

8、ctivity,sparsenessandthepropertyof1-spanner．Inaddition