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无线传感器网络拓扑控制研究

作　者: 吴成洪
导　师: 刘彦明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络 拓扑控制 能耗均衡 生存时间 邻近图
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 150次
引　用: 2次
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内容摘要


无线传感器网络技术被广泛地应用于社会生活的各个角落,例如在军事、科学研究、生产等领域,其社会价值巨大,将会对人类社会产生深远影响。作为一门新兴的学科,无线传感器网络集成了目前众多先进的技术,是当今科学研究的热门之一。无线传感器网络的研究大多以节约能量为首要目标。本文从无线传感器网络的核心技术——拓扑控制技术出发,分析拓扑控制机制,提出基于簇的网络能耗均衡拓扑控制算法。论文主要完成以下几个方面的工作:1.简要介绍无线传感器网络拓扑控制基础,包括拓扑控制研究的主要内容、设计目标、拓扑控制分类和相关理论。2.通过仿真和分析基于邻近图的拓扑控制算法,分析功率控制在拓扑控制研究中的优缺点,为本算法的提出提供相关理论依据。3.对层次型拓扑结构控制机制的关键技术——分簇技术,提出改进和优化。4.提出算法设计思想、网络模型、设计原则和算法实现步骤,完成了算法仿真。仿真结果的分析表明算法优化了网络中的簇,保护了簇内低剩余能量节点,均衡了网络能耗,达到了延长网络生存时间的目的。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题背景和研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 拓扑控制的研究现状  9-10
    1.2.2 拓扑控制的发展趋势  10
    1.2.3 拓扑控制存在的问题  10-11
  1.3 研究内容和组织结构  11-14
第二章 无线传感器网络拓扑控制技术基础  14-24
  2.1 拓扑控制研究的主要内容  14
  2.2 拓扑控制的设计目标  14-16
  2.3 无线传感器网络的拓扑结构分类  16-18
  2.4 无线传感器网络的拓扑控制分类  18-20
    2.4.1 功率控制  18-19
    2.4.2 层次型拓扑结构控制  19-20
    2.4.3 启发机制  20
  2.5 拓扑控制技术相关理论  20-22
    2.5.1 连通性与覆盖性的关系  20-21
    2.5.2 节点转发数据耗能模型  21-22
    2.5.3 无线传感器网络模型  22
  2.6 本章小结  22-24
第三章 功率控制机制分析  24-34
  3.1 功率控制的研究内容  24-25
  3.2 传感器节点能耗分析  25-26
  3.3 通信距离与能耗模型分析  26-27
  3.4 基于邻近图的拓扑控制算法仿真  27-32
    3.4.1 算法假设  27
    3.4.2 通信半径与网络连通性分析  27-28
    3.4.3 基于邻近图的拓扑控制算法的研究内容  28-29
    3.4.4 RNG 算法和MST 算法  29-30
    3.4.5 LMST 算法  30-31
    3.4.6 LBTCA 算法  31-32
  3.5 功率控制机制的缺陷  32-33
  3.6 本章小结  33-34
第四章 层次型拓扑结构控制的分簇技术改进与优化  34-42
  4.1 分簇技术研究的主要内容  34-35
  4.2 典型的簇头节点选择算法  35
  4.3 簇头节点选择算法的参考因素  35-36
  4.4 节点综合权值定义  36-37
  4.5 普通节点的归属问题研究  37-38
    4.5.1 普通节点的归属问题产生的原因  37
    4.5.2 基于欧式距离的普通节点的归属问题  37-38
    4.5.3 边综合权值定义  38
    4.5.4 边综合权值作为普通节点的归属问题参考标准的理论依据  38
  4.6 改进的分簇算法仿真与分析  38-40
  4.7 本章小结  40-42
第五章 基于簇的网络能耗均衡拓扑控制算法  42-62
  5.1 算法设计思想  42
  5.2 网络模型  42-43
  5.3 设计原则  43
    5.3.1 本地化原则  43
    5.3.2 简单化原则  43
  5.4 相关概念  43-44
  5.5 算法实现步骤  44-53
    5.5.1 汇聚节点发起拓扑重组  44
    5.5.2 邻节点探测  44-45
    5.5.3 通告节点综合权值  45-46
    5.5.4 分簇  46-49
    5.5.5 簇内节点剩余能量排序  49-50
    5.5.6 簇间通信  50-52
    5.5.7 节点通信半径调整  52
    5.5.8 拓扑结构的周期性重组  52-53
  5.6 算法仿真结果与分析  53-59
    5.6.1 区域内随机部署传感器节点  53-54
    5.6.2 分簇情况  54-55
    5.6.3 分簇后簇头节点与簇成员节点平均剩余能量分析  55-56
    5.6.4 簇间通信的结果与分析  56-57
    5.6.5 节点通信半径调整结果与分析  57-59
    5.6.6 拓扑重组能耗结果与分析  59
  5.7 本章小结  59-62
总结与展望  62-64
致谢  64-66
参考文献  66-68
在读期间研究成果  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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