基于骨干结构无线传感器网络拓扑控制算法地研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文基于骨干结构的无线传感器网络拓扑控制算法研究研究生：仇昌琪指导教师：肖明波教授2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterBackbone-basedTopologyControlAlgorithmsforWirelessSensorNetworksCandidate:QiuChangqiSupervisor:Prof.XiaoMingboDecember，2012杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授

2、权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电

3、子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要无线传感器网络作为21世纪新兴的网络监测技术，能够自主进行实时感知、采集和处理信息的智能网络系统。无线传感器网络把逻辑上的信息世界与真实的物理世界紧密结合起来，从而真正实现“无处不在的计算”的新型计算模式。无论是在公共安全和国防，还是在监测的各个领域，无线传感器网络均有着广阔的应用前景。

4、拓扑控制是指在满足网络连通度和覆盖率的条件下，通过调整节点的通信半径来选择合适的骨干节点并将网络中冗余的节点链路删除，以达到优化信息数据传输方式的一种管理和控制网络的方法。它是无线传感器网络中的基础性课题，对路由优化、能量节省和资源分配具有重要作用。基于无线传感器网络是一个能量受限的网络，本文设计几种拓扑控制算法，以达到延长网络生存时间和提高节点间能耗均衡的目的。基于骨干的拓扑控制是拓扑控制方法中非常重要的一种。基于骨干的拓扑控制是指通过选择恰当的骨干节点，将网络分割成树型层次的传输子网。树型结构可使非骨干节点在没有进行通信的时候进入到睡

5、眠状态，同时在骨干节点上对接收到的数据包进行融合处理，从而达到节能的目的。为了解决大部分算法在在简单无向图上构建连通支配集时通信开销很大的问题，本文提出一种基于叶节点反向生成CDS树的拓扑控制算法A3G。该算法以节点自身权值为依据，通过关闭链路上的一些非必要节点来获得一个次优连通支配集，从而构建出最终生成树。A3G算法保证了网络连通性和通信覆盖，减少了节点间的信息交换，延长了网络的生命周期。为了解决大部分拓扑控制算法不能全部覆盖传感区域问题，本文提出了BSCA算法，它在保证网络连通的前提下，以传感半径为基准，通过增加活动节点数来增加监控区

6、域的覆盖率。同时在该算法原有拓扑的基础上，加入了几种常见的拓扑维护机制，比较确定不同的拓扑维护机制对原有网络覆盖率和生命周期的影响。仿真结果显示，在A3G和BSCA算法中，动态的拓扑维护技术具有最好的覆盖率和生命周期。此外，两种算法同时使用动态拓扑维护技术，BSCA具有更好的网络的覆盖率，而A3G的网络生命周期更长。论文最后对全文进行总结，提出了今后可继续研究的工作。关键字：无线传感器网络；拓扑控制；连通支配集；拓扑维护机制I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTAsanemergingnetworkmonitoringtechno

7、logyofthe21stcentury，WSN(wirelesssensornetwork)isanintelligentnetworksystemwhichcanautonomouslyimplementreal-timesensing,gatheringandprocessinginformation.WSNconnectsthelogicalinformationworldwiththephysicalworldclosely,soastorealizethenewmodelof“ubiquitouscalculation”.WS

8、Nhasbroadapplicationprospectsinpublicsecurity,defenseandotherfieldsofmonitoring.Topologycontrola