异构无线传感网中基于小世界的拓扑控制研究

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1、分类号：TP393密级：公开UDC：004编号：10299Z1308016硕士学位论文异构无线传感网中基于小世界的拓扑控制研究ResearchonTopologyControlBasedonSmallWorldforHeterogeneousWirelessSensorNetworks指导教师熊书明作者姓名胡永娣申请学位级别工程硕士学科(专业)计算机技术论文提交日期2016年4月24日论文答辩日期2016年6月2日学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席______________评阅人_____________

2、_学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名：指

3、导教师签名：年月日年月日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏大学硕士学位论文摘要针对异构传感器网络，如何均衡网络节点能量、降低网络通信延迟一直是异构传感器网络研究的热点问题，而网络拓扑控制是

4、解决此问题的一种有效方法。小世界网络作为介于规则网络和随机网络之间的一种网络模型，具有较小的平均路径长度和较大的聚类系数，将其应用到网络拓扑控制中能够提升网络性能。因此，本文将小世界网络应用到异构传感器网络拓扑控制中，主要研究内容如下：(1)简要介绍异构传感器网络基础及小世界理论，并详细分析异构传感器网络拓扑控制研究现状以及小世界理论在无线传感器网络中的应用情况，指出存在的问题与不足。(2)针对异构无线传感器网络中高性能节点能量消耗不均以及通信延迟问题，提出基于小世界的异构无线传感器网络拓扑控制方法CSWM。该算法通过等面积划

5、分策略将网络划分为多个簇，簇内高性能节点根据剩余能量大小自适应选举簇头。所选簇头之间动态建立捷径，生成具有小世界特性的网络拓扑结构，以减少全网节点到汇聚节点的平均路径长度，降低通信延迟；此外，通过周期性簇头选举对网络拓扑进行更新，以均衡网内高性能节点的能量消耗。仿真结果表明，CSWM通过建立具有小世界特性的拓扑结构，有效减少了网络节点到汇聚节点的平均路径长度，降低通信延迟，同时在网络生命周期、能量消耗方面有较好性能。(3)为构造满足实时连续数据收集要求的异构传感器网络拓扑，提出基于最小费用流的分布式节点选择策略MCFR和负载反

6、馈控制机制。网络中普通节点利用MCFR策略寻找到到汇聚节点的最短路径，充分降低网络通信延迟，形成具有小世界特性的异构传感器网络。为均衡网络中高性能节点的负载，提出负载反馈控制机制，并且设计了OLC算法，管理节点利用OLC算法计算出每个高性能节点的最佳负载量，并将最佳值传送给相应的高性能节点，网络中的普通节点再次利用MCFR策略调整到汇聚节点的路径，更新网络拓扑。实验结果表明，MCFR策略和OLC算法构造的网络拓扑能够降低通信延迟、均衡网络节点负载、延长网络生命周期，可满足实时连续数据收集要求。关键词：异构传感器网络，拓扑构建，

7、小世界，能量消耗，平均路径长度I异构无线传感器网络中基于小世界的拓扑控制研究ABSTRACTHowtobalancetheenergyofnetworknodesandreducethecommunicationdelayhasbeenahotissueintheresearchofheterogeneoussensornetworks.However,thecontrolofnetworktopologyisaneffectivemethodtosolvethisproblem.Thesmallworldnetworkmod

8、elwhichisbetweenregularnetworkandrandomnetwork,hassmallaverageshortestpathlengthbetweenanypairofnodesandhighvaluesofclusteringcoefficient,