基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡拓撲維護算法研究 碩士畢業(yè)論文

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1、碩士學位論文基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡拓撲維護算法研究ResearchofTopologyMaintenanceAlgorithmforWirelessSensorNetworkBasedonClustering二零一三年四月分類號：UDC：密級：公開保密年限：年基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡拓撲維護算法研究ResearchofTopologyMaintenanceAlgorithmforWirelessSensorNetworkBasedonClustering學科門類：學科專業(yè)：論文作者：指導教師：培養(yǎng)單位：V聲　明

2、原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。論文作者簽名：????????????簽字日期：????年???月???日關于論文使用授權的說明學位論文作者完全了解XX有關保留和使用學位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權單位屬XX大學。學校有權保留并向國家有關

3、部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許學位論文被查閱和借閱；學?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后遵守此規(guī)定）?學位論文作者簽名：????????????簽字日期：????年???月???日??導師簽名：??????????????簽字日期：???年???月???日V摘　要摘　要無線傳感器網(wǎng)絡（WSN，wirelesssensornetwork）是由眾多能量有限的無線傳感器節(jié)點組成的，通過節(jié)點感知和采集監(jiān)測范圍內(nèi)的相關目標信息，用無

4、線通信方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、自適應的網(wǎng)絡系統(tǒng)。拓撲控制技術(topologycontroltechnology)是無線傳感器網(wǎng)絡的重要支撐技術和研究領域的熱點、難點。拓撲控制的主要目的是優(yōu)化網(wǎng)絡性能，減少節(jié)點能耗，延長網(wǎng)絡生命期，同時具有保證連通度和覆蓋度、減少通信干擾、提高通信效率以及增強網(wǎng)絡的健壯性等作用。傳統(tǒng)的拓撲控制算法主要考慮到拓撲構建階段的拓撲，較少考慮到拓撲維護階段的拓撲控制問題，即節(jié)點發(fā)生異變后，整個網(wǎng)絡體系是否能夠依照原拓撲控制算法繼續(xù)工作。本文主要考慮的就是無線傳感器網(wǎng)絡拓撲維護階段的拓撲控制算

5、法——在簇頭節(jié)點失效之后，如何維護網(wǎng)絡性能以及恢復通信，延長系統(tǒng)生存時間。根據(jù)GAF（GeographicalAdaptiveFidelity）算法提出了一種基于同心圓的環(huán)分象限空間的簇頭拓撲維護算法。該算法是按照同心圓和象限空間的方法劃分出的環(huán)弧空間。假設網(wǎng)絡的初始拓撲構建完成，所有節(jié)點都被分簇并且有簇頭，然后所有簇頭按照同心圓和區(qū)域象限的方法劃分的網(wǎng)格環(huán)，尋找匯聚節(jié)點方向上的離自己最近的簇頭節(jié)點。若某簇的簇頭節(jié)點失效，則此簇內(nèi)的節(jié)點就近按照環(huán)弧空間劃分的情況就近加入剛才已找到的簇頭。該算法維護了原有的網(wǎng)絡屬性

6、，保證了簇頭節(jié)點與匯聚節(jié)點的連通性，延長了網(wǎng)絡的生存時間。又根據(jù)簇頭節(jié)點與匯聚節(jié)點之間多跳中繼轉發(fā)數(shù)據(jù)的思想，提出了一種基于信息路徑多跳中繼轉發(fā)的簇頭拓撲維護算法。該算法基于路徑距離模型和能量消耗模型，通過簇頭節(jié)點與匯聚節(jié)點通信時數(shù)據(jù)轉發(fā)的最佳跳數(shù)的轉發(fā)，使數(shù)據(jù)通信消耗的能量最低，從而減少了節(jié)點能耗，具有較好的能量有效性。關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；拓撲控制技術；分簇；能量有效；拓撲維護VAbstractAbstractWirelesssensornetworks(WSN)iscomposedofnumerousen

7、ergy-limitedwirelesssensornodesbynode-awareandacquisitionmonitoringwithintherelevanttargetinformation..TopologycontrolisanimportanttechniqueusedinWSNtoachieveenergyconservationandextendnetworklifetimewithoutaffectingimportantnetworkperformancesuchasconnectivi

8、tyandthroughput.Themainpurposeoftopologycontrolistooptimizenetworkperformance,reduceenergyconsumptionofnodes,todelaynetworklifecycle,andensurenetworkconnectivityandcoveragereducecommunica