基于功率調(diào)節(jié)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算、通信和傳感器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因其獨(dú)有的特點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景成為計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)活躍的研究分支。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具有大規(guī)模、自組織、隨機(jī)部署、節(jié)點(diǎn)資源有限、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)常變化等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了拓?fù)淇刂萍夹g(shù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要作用。拓?fù)淇刂萍夹g(shù)不僅是保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量和連通質(zhì)量的有效手段，還有利于減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，避免信號(hào)沖突，降低通信干擾，增大網(wǎng)絡(luò)容量，降低路由計(jì)算的復(fù)雜度，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)

2、健壯性及可擴(kuò)展性等。
　　 本文對(duì)基于功率調(diào)節(jié)的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)進(jìn)行了深入的研究，研究?jī)?nèi)容包括基于鄰近圖的功率控制算法、網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)拓?fù)涞娜蒎e(cuò)性及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與應(yīng)用場(chǎng)景的自適應(yīng)能力、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量空洞問(wèn)題以及功率控制策略下節(jié)點(diǎn)的并行傳輸問(wèn)題。主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)包含以下幾個(gè)方面：
　　 (1)在分析現(xiàn)有的基于鄰近圖的拓?fù)淇刂扑惴ǖ幕A(chǔ)上，提出一種基于β-Skeleton的功率控制算法β-S TC，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明β-STC算法

3、相對(duì)于RNG模型和GG模型來(lái)說(shuō)，可進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的能耗效率，降低網(wǎng)絡(luò)延遲。
　　 (2)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂扑惴ǖ娜蒎e(cuò)性進(jìn)行了研究，提出一種具有k-容錯(cuò)能力的功率控制算法HFTPC，該算法通過(guò)分簇機(jī)制將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)分成若干個(gè)簇，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)使用RNG模型實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)拓?fù)淇刂?，簇頭節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的骨干網(wǎng)使用k-CCHA算法保持k-連通，從而在保證網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)能力的同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的能耗效率，增大網(wǎng)絡(luò)容量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明k-CCHA算法相對(duì)于FLSS

4、k算法有效的緩解了無(wú)線信道的競(jìng)爭(zhēng)，降低了通信干擾，同時(shí)減小了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)延遲，可獲得更好的實(shí)時(shí)性。
　　 (3)在分析路徑衰減指數(shù)和能量控制系數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)最小覆蓋區(qū)域影響的基礎(chǔ)上，提出一種分布式的局部自適應(yīng)功率分配算法LA-TPA，該算法包含拓?fù)渖呻A段的目標(biāo)拓?fù)渖伤惴ê屯負(fù)渚S護(hù)階段的拓?fù)渥曰謴?fù)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，路徑衰減指數(shù)和能量控制系數(shù)均對(duì)目標(biāo)拓?fù)渚哂酗@著的影響，選取適當(dāng)?shù)哪芰靠刂葡禂?shù)，可以獲得滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景需求的目標(biāo)拓?fù)?/p>

5、。此外，當(dāng)路徑衰減指數(shù)和能量控制系數(shù)取值分別為3和1.6時(shí)，LA-TPA可以獲得比XTC算法和STC算法性能更加優(yōu)化的目標(biāo)拓?fù)洹?br>　　 (4)構(gòu)建了一種基于節(jié)點(diǎn)功率的能量空洞問(wèn)題分析模型，使用該模型對(duì)當(dāng)前能量空洞問(wèn)題緩解策略進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于免疫克隆選擇算法的功率控制策略以緩解無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量空洞問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該策略用外部圓環(huán)的能耗損失換取了內(nèi)部圓環(huán)的能耗節(jié)省，有利于緩解能量空洞問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)的能耗