无线传感器网络拓扑控制研究

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1、第28卷第4期增刊2007年4月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentVol.28No.4Apr.2007无线传感器网络拓扑控制研究郝晓辰，陈白，翟明，刘彬(蕉山大学电气工程学院秦皇岛066004)m要：拓扑控制可以使无线传感器网络的资源得到合理高效地使用,延长整个网络的生存周期.本文立足于无线传感器网络的拓扑结构和控制问题•分类总结了近年来提出的各种拓扑控制结构模型和有代表性的研究成果•着重讨论了一些典型的新扑控制算法，并对这些算袪迸行了总结，最后，指出了目前无线传感

2、器网给拓扑控制亟持解决的冋题，并展望了其未来的发展方向.关键词：无线传感器网络,拓扑结构；拓扑控制StudyoftopologycontrolinwirelesssensornetworksHaoXiaochen,ChenBai,ZhaiMing,LiuBin(CollegeofEUctricalEngineeringfYanshanUniversity9Qinhuangdao066004♦China)Abstract：Theresourceofwirelesssensornetworkscanbeusedeffi

3、cientlyandthesubsistenceperiodofthenetworkscanbeprolongedbyusingtopologycontrolBasedonthetopologystructureandcontrolofwirelesssensornetworks•differentkindsoftopologystructuremodelspresentedrecentlyandsomerepresentativeconclusionsaresummarizedinthispaper.Somet

4、ypicalTopologycontrolarithmeticaremainlydiscussedandsummarized.Atlast,someproblemsofwirelesssensornetworkssolvedurgentlyandtheintendingdevelopmentdirectionarepointedoutKeywords：wirelesssensornetworks；topologystructure；topologycontrol1引官无线传感器网络(wirelesssensorne

5、twork,WSN)是继因特网之后,将对人类生活产生重大影响的热点技术⑴.它是由部署在监测区域内大量廉价传感器节点,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息•并发送给观察者［旳・拓扑控制是无线传感器网络领域中的一个基础问题，良好的拓扑结构能够提高路由协议和MAC协议的效章，为数据融合、时间同步和目标定位等问题提供基础⑷。通过对洌络拓扑的研究，使其在保证网络连通性和覆盖度的情况下，合理高效地使用网络能量，延长整个网络的生存周期,对无线传感器网络的发展有着

6、重要的意义.因此，拓扑控制成为无线传感器网络领域的一个研究热点.无线传感器网络中拓扑控制的意义主要有以下几个方面：(1)影响整个网络的生存时间.拓扑控制的一个重要目标就是在保证网络连通性和覆盖度的情况下.尽址合理高效地使用网络能量,延长整个网络的生存时间‘(2)降低节点间通信干扰，提高网络通讯效率。如果无线传感器网络中每个节点都以大功率进行通信,会加剧节点之间的干扰•降低通讯效率,并造成节点能量的浪费。相反，如果选择太小的发射功率，会影响网络的连通性。所以，拓扑控制中的功率控制是解决这个矛盾的重要技术之一.(3)为

7、路由协议提供基础.在无线传感器网络中，只有活动的节点才能够进行数据转发,而拓扑控制可以确定由哪些节点作为转发节点，同时确定节点之间的邻居关系$Y(4)影响数据融合.无线传感器网络中的数据融合指传感器节点将采集的数据发送给骨干节点，骨千节点进行数据触合•并把融合结果发送给数据收集节点,而骨干节点选择的基础就是拓扑控制；(5)弥补节点失效的影响。传感器节点可能部署在恶劣环境中，在军爭应用时甚至部署在敌方区域中,所以很容易受到破坏而失效，这就要求网络拓扑结构具有鲁捧性以适应这种情况。本文将从网络拓扑结构和拓扑控制的具体算

8、法入手,对无线传感器网络中的拓扑结构与控制算法进行分类总结，并分析各自具有的特性，以求为网络拓扑控制的研究提供基础。2拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有三种:星状网、网状网以及混合网⑸，它们各有其自身的特点。基本的星状网折扑结构是一个单跳(Singl^hop)系统，网络中所有无线传感器节点都与基站和网关进行双向通信,星状网整体功耗最低，但节点与基站间的传