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无线传感器网络拓扑控制算法研究与仿真

于铁栓  
【摘要】:无线传感器网络作为新兴的网络测控技术,是能够自主实现数据采集、融合和传输应用的智能网络应用系统。无线传感器网络使逻辑上的信息世界与真实的物理世界紧密结合,从而真正实现“无处不在的计算”模式。无线传感器网络无论是在国防,还是在国民经济的各个领域均有着广阔的应用前景。 无线传感器网络是由大量无处不在的,具有通信与计算能力的微小传感器节点密集布设在无人值守的监控区域而构成的能够根据环境自主完成指定任务的“智能”自治测控网络系统。无线传感器网络是一种超大规模、无人值守、资源严格受限的全分布系统,采用多跳对等的通信方式,其网络拓扑动态变化,具有自组织,自适应等智能属性。 用于大规模数据收集的无线传感器网络需要在逻辑上具有自适应能力和在拓扑结构上能够应对“多对一”数据流的能力。提取网络的拓扑信息是管理和控制网络的必需和有效的方法。对于能量和带宽有限的无线传感器网络来说,设计合适且高效节能的拓扑控制算法尤为重要。 在课题的研究与设计过程中参考了大量的中英文文献,研究了一些前人提出的拓扑控制算法。由于在不同的应用环境下,同一拓扑控制算法在性能上会有很大差异,因此设计通用于各种环境的拓扑控制算法不是明智的选择。目前大部分传感器网络应用中节点都是固定不动的。文中针对传感器节点固定不动的场景中的无线传感器网络节能性和拓扑稳定性等特点,考虑到原有TopDisc算法没有涉及节点因能量耗尽而失效的情况,在TopDisc算法的基础上针对节点能耗作了一定程度的改进,设计了更节能和稳定的无线传感器网络的拓扑控制算法,并用当前流行的O湖网络仿真工具进行了模拟,分析结果证明改进的TopDisc算法在节能性与稳定性等方面比原有TopDisc算法有所提高。在论文的最后设计了TopDisc拓扑控制算法的未来研究目标。


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