基于分簇的无线传感器网络拓扑维护算法研究.doc

硕士学位论文基于分簇的无线传感器网络拓扑维护算法研究ResearchofTopologyMaintenanceAlgorithmforWirelessSensorNetworkBasedonClustering二零一三年四月PAGEV分类号：UDC：密级：公开保密年限：年基于分簇的无线传感器网络拓扑维护算法研究ResearchofTopologyMaintenanceAlgorithmforWirelessSensorNetworkBasedonClustering学科门类：学科专业：论文作者：指导教师：培养单位：声明PAGEVI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。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：签字日期：年月日关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解XX有关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XX大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定）学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日Ａｂｓｔｒａｃｔ摘要摘要PAGEII摘要无线传感器网络（WSN，wirelesssensornetwork）是由众多能量有限的无线传感器节点组成的，通过节点感知和采集监测范围内的相关目标信息，用无线通信方式发送和接收数据、自适应的网络系统。拓扑控制技术(topologycontroltechnology)是无线传感器网络的重要支撑技术和研究领域的热点、难点。拓扑控制的主要目的是优化网络性能，减少节点能耗，延长网络生命期，同时具有保证连通度和覆盖度、减少通信干扰、提高通信效率以及增强网络的健壮性等作用。传统的拓扑控制算法主要考虑到拓扑构建阶段的拓扑，较少考虑到拓扑维护阶段的拓扑控制问题，即节点发生异变后，整个网络体系是否能够依照原拓扑控制算法继续工作。本文主要考虑的就是无线传感器网络拓扑维护阶段的拓扑控制算法——在簇头节点失效之后，如何维护网络性能以及恢复通信，延长系统生存时间。根据GAF（GeographicalAdaptiveFidelity）算法提出了一种基于同心圆的环分象限空间的簇头拓扑维护算法。该算法是按照同心圆和象限空间的方法划分出的环弧空间。假设网络的初始拓扑构建完成，所有节点都被分簇并且有簇头，然后所有簇头按照同心圆和区域象限的方法划分的网格环，寻找汇聚节点方向上的离自己最近的簇头节点。若某簇的簇头节点失效，则此簇内的节点就近按照环弧空间划分的情况就近加入刚才已找到的簇头。该算法维护了原有的网络属性，保证了簇头节点与汇聚节点的连通性，延长了网络的生存时间。又根据簇头节点与汇聚节点之间多跳中继转发数据的思想，提出了一种基于信息路径多跳中继转发的簇头拓扑维护算法。该算法基于路径距离模型和能量消耗模型，通过簇头节点与汇聚节点通信时数据转发的最佳跳数的转发，使数据通信消耗的能量最低，从而减少了节点能耗，具有较好的能量有效性。关键词：无线传感器网络；拓扑控制技术；分簇；能量有效；拓扑维护AbstractAbstractAbstractWirelesssensornetworks(WSN)iscomposedofnumerousenergy-limitedwirelesssensornodesbynode-awareandacquisitionmonit