基于簇覆盖的无线传感器网络拓扑控制算法研究

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1、湖南大学硕士学位论文基于簇覆盖的无线传感器网络拓扑控制算法研究姓名：许琼方申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：王东20070618摘要随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，无线传感器网络作为普适计算的一种新的应用模式成为了近年来学术界的研究热点之一。无线传感器网络的随机部署、自组织、环境自适应等特点使其在军事、环境、医疗、家庭和其他诸多领域得到了广泛的应用。拓扑控制涉及传感器网络的网络结构、连通度、覆盖率、功率控制、节点调度、能量管理等诸多方面；通过有效的拓扑控制生成良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，为数

2、据融合、时间同步和目标定位等相关技术奠定基础，是无线传感器网络的核心技术之一。隧机部署下的传感器网络孛，当节点分毒相互独立，服从均匀分布时，通过建立的概率模型分析传感器网络的覆盖率与节点数目、节点覆盖半径、部署区域面积豹关系，在此基础上提出了一种基于簇覆盖的节点调度算法EElCs。该算法分为构造簇和簇内调度两部分。节点掇据自身的剩余能量，以自由竞争的方式来产生簇头，簇头产生后，成员节点根据接收信号强度选择加入的簇。为了减小簇头的能量开销，远离基涟的簇头通过多跳的方式由其他簇头将收集的数据传送到基站。簇头根据应用要求的服务质量期望，计算和选择达到相应覆盖要求所需要

3、的工作节点数，逶过簇头的管理和调度，均衡成员节点闽的能量消耗，关闭冗余节点。从节点能量消耗，网络生存时间，覆盖率这三个方面对基于簇覆盖的节点调度机制进行仿真分析，与LEACH、LEACH．C协议和ELIQOS协议进行了性糍比较。仿真结果表明本文提出的基予簇覆盖的节点调度机制能够有效的均衡节点间的能量消耗、延长网络的寿命，在一定程度上能够达到应用要求的服务质量期燕。关键词：传感器网络，拓扑控制，簇覆盖，节点调度llschedulingmechanismcaneffectivelybalancetheenergyconsumptionbetweennodesande

4、xtendthelifetimeofthenetwork，obtainthedesiredqualityofservicethatapplicationrequirements．Keywords：WirelessSensorNetworks；TopologyControl；ClusterCoverage；NodeScheduling；IV附表索引表3．1平均邻域面积与最大邻域面积之比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．26表4．1仿真实验参数表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37VIII湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在

5、导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。作者签名：彳藉霸日期：勿7年多月J3日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学

6、位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√")作者签名：听碧、毳日期：枷7年z月lg日导师签名：勺／氍日期：2哆年‘月2D日存职入员同等学力硕士学位论文1．1研究背景及意义第1章绪论无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，熊够逶过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式搀所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。无线传感器网络是继因特网之后，

7、将对2l世纪人类生活方式产生重大影响的IT新技术。如果说因特网改变了人与人之间的交流、沟通的方式，那么无线传感器瓣络则将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式。无线传感器网络能够实时检测和采集网络分布区域内的各种监测对象的信息，实现对信息进行处理，并完成信息的传送，使人们在任何时间、地点和任何环境下获取详实可靠的信息。{．{。{传感器网络的定义传感器网络是由大量部署在作用区域内的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点逶过豳组织方式构成的能根据环境皂主完成指定任务的分靠式智能化网络系统【1】。传感网络节点问的距离很短，一般采用多跳(

8、multi．hop)的无