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《燕山大学》 2011年
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基于拓扑控制的三维无线传感器网络性能优化研究

王丽丽  
【摘要】:无线传感器网络作为一种新型的测控网络,在军事、工业、环境和医疗等诸多领域都潜在着巨大的应用价值,引起了国内外研究者的普遍关注。随着实际应用需求的发展,三维无线传感器网络逐渐成为目前的一个研究热点。拓扑控制是无线传感器网络中的关键技术,对于延长网络生命期、提高网络性能等方面具有重要作用。本课题从链路优化和网络优化两个角度出发,基于拓扑控制,对三维无线传感器网络的性能优化进行了研究。 分析与比较已有干扰模型的特点,针对这些模型没有从接收端考虑链路干扰的局限性,研究三维链路干扰问题,然后采用概率方法估计链路干扰的可能性,并结合能量信息建立了一种三维无线传感器网络的链路估计模型,生成一种三维链路选择准则。 从链路优化的角度出发,设计了一种基于链路估计模型的三维拓扑控制算法(LEBTC),依据本文提出的链路估计模型,按链路估计值递增的次序进行拓扑构建,解决链路干扰过高和能耗不均衡等问题,理论与仿真分析验证了上述算法的有效性。 研究传输半径与节点度之间的关系,以及节点干扰的合理度量方法,并结合能耗公式建立了一种三维无线传感器网络的性能权衡模型,该模型能够均衡三维网络的健壮性、干扰特性及能耗特性,并且根据Lyapunov稳定性理论可知,该模型稳定有解。 从网络优化的角度出发,针对三维无线传感器网络多种性能综合优化问题,设计了一种基于遗传算法的三维拓扑性能优化算法(TPOA-GA),该算法采用自适应遗传算法来求解三维无线传感器网络的性能权衡模型,从而对三维网络的发射功率进行优化配置,仿真表明TPOA-GA拓扑在节点度、能耗和干扰等方面具有较大优势,提高网络综合性能,延长生命期。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN929.5;TP212.9

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