论文-能量高效的无线传感器网络拓扑控制研究.doc

中国石油大学硕士研究生学位论文 (申请工学硕士学位) 能量高效的无线传感器网络 拓扑控制研究 学科专业： 计算机应用技术 培养方向： 计算机网络及应用 硕 士 生： 陈 琳 指导教师： 赵仕俊（副教授） Research on Energy-Efficient Topology Control in Wireless Sensor Network Thesis Submitted to China University of Petroleum in partial fulfillment of the requirement for the degree of Master of Engineering by CHEN Lin (Computer Application Technology) Tutor: Associate Professor ZHAO Shi-jun April, 2007 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解XXX大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 (必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 能量高效的无线传感器网络拓扑控制研究 无线传感器网络是由大量能量受限的传感器节点组织成的无中心结构的无线自组织多跳网络。无线传感器节点体积微小，携带的电池能量有限，研究节约能量的机制是无线传感器网络中一项非常重要的工作。拓扑控制是节能机制的一项重要研究内容，它研究如何在保证网络连通性和覆盖度的情况下，优化网络拓扑结构。介绍了无线传感器网络的基本概念和相关技术，总结了拓扑控制的主要研究方向，针对层次型拓扑控制结构作了深入的研究。阐述了层次型拓扑控制的理论基础及网络模型，对网络生命周期的定义方法进行了理论和实验讨论，研究了该方向的几种典型算法，实现了算法的仿真，并对实验数据作出了分析比较。针对目前大部分骨干网构造算法中，只采用单一权值作为骨干节点选举标准的情况，提出了一种组合权值方法，均衡了每个权值因子的影响，实验结果表明改进的权值可以优化生成的骨干网性能。最后，提出了一种基于分簇结构的骨干网构造算法。该算法在将网络划分为若干多跳簇结构的基础上，在簇内实施连通支配集构造算法优化簇内结构，形成层次型的网络拓扑结构。由于算法引入了能量较强的节点担任簇头，可以克服簇头节点过早死亡的问题，有效延长网络寿命。实验结果表明，算法在高密度的网络中，可以明显优化网络的拓扑结构，具有能量高效性。 关键词：无线传感器网络，拓扑控制，权值，虚拟骨干网 Research on Energy-Efficient Topology Control in Wireless Sensor Network CHEN Lin(Computer Application Technology) Directed by Associate Professor ZHAO Shi-jun Abstract Wireless sensor network, which is consisted of a huge number of energy-limited sensor nodes, is a self-organization, multi-hop, wireless network without fixed infrastructure. Considering the limited battery capacity, it is an important work to study energy conserving mechanism. Topology control is an important content of energy conserving mechanism, it aims for an o