异构传感器网络分布式拓扑控制技术研究.pdf

中南大学
硕士学位论文
异构传感器网络分布式拓扑控制技术研究
姓名:朱芝靖
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:邓宏贵
20090523
摘要传感器网络是一种以采集数据、发送数据和通信为目的的新型网络。它由大量具有通信与计算能力的传感器节点组成,由节点的位置和传输范围确定的网络拓扑结构对网络性能有重大影响。拓扑控制通过调节节点的传输功率能够优化网络的性能,减少节点的功率消耗,延长网络的生存时间。原理和性能特点进行了深入分析,并针对异构传感器网络拓扑控制得相关问题进行了具体的分析与研究。针对异构传感器网络提出了一种基于最短路径的分布式拓扑控制算法8盟惴ɡ猛缰兴薪诘愕木植啃畔⒈3滞绲牧通性,同时利用最短路径算法计算链接权值的大小来进行拓扑结构的调整。然后对惴ń杏呕抡娼峁砻饔呕蟮乃惴ū3至俗钚∧芰柯肪叮时降低了平均链接长度,有效降低了传输功率,进一步延长了网络生存时间。并本文阐述了无线传感器网络的体系结构及特点,对当前典型的拓扑控制算法在此基础上主要研究了在节点失效的情况下,采用了基于最短路径的分布式拓扑保持算法,保持网络连通性和网络拓扑的性能,并且尽可能地降低拓扑保持的开销。关键词:异构传感器网络;拓扑控制;局部最短路径树;拓扑维护中南大学硕士学位论文
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术语英汉对照稀疏拓扑和能量管理协议英文缩写英文全称中文矾可变的自适应拓扑算法基于地理位置的拓扑算法全球定位系统分布式混合能量有效分簇凸淖允视Ψ执厮惴基于全局拓扑信息的本地非基于全局拓扑信息的本本地平均算法本地邻居平均算法传感器网络安全协议最短路径树拓扑发现算法无线传感器网络基于扇区的拓扑控制定向扩散有向局部生成子图有向相关邻近图算法拓扑算法地拓扑算法局部最小生成树介质访问控制最小生成树相关邻近图中南大学硕士学位论文讧竣鯪.
作者签名:牲嗍埠年虫丝日⋯名:捌一名牲嗍尹』月碜日学位论文版权使用授权书原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本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,除了论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,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,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,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。
第一章绪论选题背景课题研究目的和意义一传感器探测发展到期望获得一定区域内的各种环境变量及监测对象的详尽信息。因此,综合了微电子技术、信息处理技术、嵌入式计算及无线通信等技术的无线传感器网络应运而生。它是由部署在监测区域内大量的具有感知、计算、通内感知对象的信息,并将处理后的数据以无线传输方式传送给信息获取者。和把握周围的世界。无线传感器网络的随机布设、自组织、环境适应性等特点使其在军事、环境、医疗、家庭和其他的商用领域有广阔的应用前景和很高的应用价值【,引起了学术界和工业界的高度重视。通过传感器网络可以直接感知客观世界,扩展现有网络的功能和认识世界的感器网络列为世纪最有影响力的项技术和改变世界的大技术之术挑战。规模超大、资源受限及网络拓扑动态变化等特点给网络的通信、组网、学者的广泛重视。无线传感器网络处于新技术的最前沿,尚存在着许多值得探讨轰轰烈烈地开展起来。在传感器网络中,传感器节点是体积微小、造价便宜、采用能量有限的电池供电的嵌入式设备【,因此适合大量投放以进行目标区域的可靠监测,传感器节点的分布密度有时可高达每平方米几十个。由于传感器节点的工作环境通常较复杂、危险纾憷ǖ脑忌帧⒌蟹秸蟮亍⒑Q笊畲Φ,节点的电池得不到更换或能量的补充。因此,降低节点能耗,合理、高效地利用有限的计算和存储资源,最大化网络生命周期是无线传感网络的首要设计目标及挑战。同时由于它的计算能力和通信能力十分有限,所以除了要设计能量高效的椤随着信息技术应用领域的不断拓展,人们对信息获取的需求已经从传统的单信能力的传感器节点组成。这些节点能够协作地感知、采集和处理网络覆盖范围无线传感器是一种“无处不在拇ǜ屑际酰褂没Э梢愿由钊氲亓私能力。美国商业周刊和际跗缆墼谠げ馕蠢醇际醴⒄贡ǜ嬷校直鸾尴叽无线传感器网络在为人类社会带来不可估量的好处的同时,也提出了新的技基础设施建立、管理和协同信息处理等带来了新的问题,引起了各国国家政府和的热点课题。目前,对无线传感器网络及其相关技术的研究工作已经在世界各地