无线传感器网络拓扑控制技术研究

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文中文摘要中文摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，简称WSNs)是将计算、通信、传感器3项技术相结合的产物。近年来，随着无线通信技术和电子器件技术的快速发展，使低成本、低功耗、多功能的无线传感器的开发和广泛应用成为可能。这同时也促动了由成百上千微型传感器节点自组织构成的无线传感器网络的应用，主要表现在军事、环境监测、医疗、智能建筑和其他商业领域。拓扑控制是无线传感器网络中的基本问题，它为路由协议、MAC协议、数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定了基础。在传感器节

2、点能量严重受限制情况下，良好的网络拓扑控制方法能够最大化传感器网络的生存时间，因此如何合理地控制网络拓扑结构，成为当前无线传感器网络研究领域的热点问题之一。本论文以此为研究背景，介绍了无线传感器网络的体系结构、特点、应用以及研究现状，分析了拓扑控制技术。首先，在基于RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator，接收信号强度指示)测距技术的基础上，引入了三种传输距离控制策略，同时结合时延和能耗这两个指标，给出了三种传输策略的比较，仿真结果表明：利用MVR策略，合理选择传输半径可显著提高网络的整体性能

3、，延长网络的生命周期，并减少节点能耗和传输时延；其次，利用传输策略分析结果，文章提出了一种容错且能量有效的无线传感器网络分簇拓扑控制算法(FCTCA)，利用主从簇头方式分摊簇头能量消耗，并采用候选簇头机制解决簇头失败，该算法具有较低的复杂度，节点平均通信半径较低，且具有较好的容错性能，网络生命周期较长，可显著提高网络的整体性能；最后，依据该方案在本实验室开发的DisWare中间件的基础上，介绍了拓扑控制模块的设计思想和目的，并对其功能进行了演示。关键词：无线传感器网络，拓扑控制，传输距离控制，分簇ABSTRACTWirele

4、ssSensorNerworks(WSNsforshort)isthecombinativeproductionofcomputation，communicationsandsensors．Recentadvancementinwirelesscommunicationsandelectronicshaveenabledthedevelopmentandapplicationoflow-cost，energy—efficientandmulti-functionwirelesssensornetworks．Thesemicr

5、o—sensorsusuallyhavedataacquisitionunit，processunitanddatatransferunit．Wirelesssensornetworksaremadeofbythousandsandthousandsofsensornodeslikethat，whoseapplicationsincludemilitaryaffairs，habitatmonitoring，medicaltreatment，smarthomeandotherareas．Topologycontrollingt

6、echnologyisakeysupportingtechnologyofWSNs，whichprovidesthefoundationofroutingprotoconls，MACprotocols，datafusion，timesynchronizationandtargeting，andmanyotheraspects．Owedtotherestrictionsofenergyonwirelesssensornodes，optimumtopologycontrollingmethodCanmaximizethenetw

7、ork'slifetime．Meanwhile，howtocontrolanetwork’Stopologyreasonablybecomestheissueoncurrentresearchfields．‘Asaresearchbackground，thispaperintroducesthearchitecture，thecharacteristics，theapplicationsandresearchstatuSofWSNs；alsoitanalyzesthetopologycontrollingtechnology

8、．First，basedonRSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)rangingtechnology，thisnovelintroducesandcomparesthreetransmissiondistancecontrolstrategies，whi