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基于地理位置的WSN拓扑控制技术研究

基于地理位置的WSN拓扑控制技术研究

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作者：翟普沈阳理工大学

学位级别：硕士

无线传感器网络集传感器技术、嵌入式技术、无线通信网络技术于一体，在军用和民用领域中发挥着巨大的作用，受到越来越多的重视和研究。传感器网络中的节点一般采用电池供电，能量有限且通常工作在较为危险、复杂的地理区域，节点的电... 详细信息

无线传感器网络集传感器技术、嵌入式技术、无线通信网络技术于一体，在军用和民用领域中发挥着巨大的作用，受到越来越多的重视和研究。传感器网络中的节点一般采用电池供电，能量有限且通常工作在较为危险、复杂的地理区域，节点的电池得不到及时的更换和补充。因此，降低节点能耗、延长网络生存周期是无线传感器网络设计的重要目标。而良好的网络拓扑控制技术有利于节点节省能量来延长网络生存周期。因此，网络拓扑控制是实现这一目标的重要技术之一。网络拓扑控制是指在满足网络覆盖度和连通度的前提下，通过功率控制和骨干节点选择，剔除节点之间不必要的通信链路，形成一个数据转发的优化网络结构。良好的网络拓扑结构和拓扑控制技术，能够提高路由协议和MAC协议的效率，有利于节省节点的能量来延长网络的生存周期。本课题以无线传感器网络为背景，研究无线传感器网络拓扑控制技术。解决节点能量消耗过快而降低网络生存周期的问题。所取得的成果包括以下几个方面：（1）针对LEACH算法中孤立地理位置信息而使分簇不均匀的问题，本文在研究GAF算法中虚拟网络划分的基础上，设计了正六边形分簇方法，该方法能够达到分簇均匀且降低能量消耗的目的。（2）针对现今算法中未考虑节点剩余能量等因素，致使某些剩余能量偏低的节点担任簇头而过早死亡的问题，本文在选择簇头时综合考虑了节点剩余能量，节点度以及节点成为簇头的次数三个因素，以解决簇头会过早死亡的问题。（3）针对LEACH算法未考虑节点间的路由传输策略，节点直接和基站进行通信，造成能量消耗较大而过早死亡，从而降低网络生存周期的问题，本文在研究最小生成树算法和MTE算法的基础上，分别设计了簇内和簇间通信策略，以达到减小网络通信能量消耗，从而延长网络生存周期的目的。在此基础上，利用仿真工具NS2进行仿真分析，仿真结果表明该拓扑控制算法能很好的适用于大规模网络，平衡了节点能量，延长了网络生存周期。

关键词：拓扑控制地理位置正六边形分簇剩余能量最小生成树

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