無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜環(huán)境下的拓?fù)淇刂?pdf

1、在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分析和設(shè)計中，如何高效地利用傳感器有限的能源是最為關(guān)鍵的課題之一。通過適當(dāng)減少各個傳感器的傳輸功率，拓?fù)淇刂扑惴ㄔ诒ＷC網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下，能夠減少能量消耗并增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。這些年來，業(yè)界已提出不少優(yōu)秀的拓?fù)淇刂扑惴ā２贿^，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣性和通訊環(huán)境的復(fù)雜性，該領(lǐng)域仍有許多尚待解決的難題。本文從以下兩個方面探討無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂茊栴}：
　?、倩谝苿咏邮掌鞯拇笠?guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂疲淠繕?biāo)

2、是網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的平衡和網(wǎng)絡(luò)壽命的最大化。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有傳感器采集的數(shù)據(jù)都匯聚到接收器，距離接收器遠(yuǎn)的傳感器采用多跳傳輸?shù)姆绞缴蟼鲾?shù)據(jù)，這使傳感器之間的能量消耗嚴(yán)重不均衡，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)壽命的顯著縮短。在本文中，我們研究了基于移動接收器的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)如何延長其壽命的問題。在該網(wǎng)絡(luò)中，移動接收器沿著預(yù)定的線路定期在網(wǎng)絡(luò)中收集數(shù)據(jù)，而各個傳感器通過一跳或多跳將數(shù)據(jù)上傳給該移動接收器。與使用靜態(tài)接收器的無線傳感器中的同類問題相比，該

3、問題更具挑戰(zhàn)性。針對該問題，我們提出了相應(yīng)的啟發(fā)式算法。通過綜合運用貪心算法、動態(tài)規(guī)劃和平攤分析，本文所提出的算法的時間復(fù)雜度僅為O(n(m+nlgn))（其中n和m分別為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點和邊的數(shù)量）。另外，我們進一步討論了如何改進算法以滿足實際環(huán)境要求，如分布式計算、傳輸及時性等。模擬實驗證明我們的算法比該領(lǐng)域當(dāng)前的幾種算法更能延長網(wǎng)絡(luò)壽命。
　?、诓豢煽繜o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂?。傳統(tǒng)的拓?fù)淇刂扑惴ㄍǔ＜僭O(shè)傳感器的無線信號有一個傳輸范

4、圍，在傳輸范圍內(nèi)通訊是完全可靠的。而在實際環(huán)境中，在可靠通訊區(qū)域外存在很大范圍的不可靠通訊區(qū)域。如果對不可靠鏈路也加以利用，則可節(jié)約更多的能量從而延長網(wǎng)絡(luò)壽命。對于不可靠鏈路，需要進行數(shù)據(jù)重傳，而數(shù)據(jù)重傳又會導(dǎo)致額外的能量消耗和明顯的傳輸延遲。為此，在考慮重傳產(chǎn)生的能量和時間代價的情況下，我們擴展了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的受限最短路徑問題，重新定義了不可靠無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的點到點延遲受限最短路徑問題。由于特有的平行邊沖突現(xiàn)象，我們證明該問題為強NP