无线传感器网络是一个分布式的感知探测系统，它由分布在一个广泛区域内的许多传感器节点组成，传感器节点监测部署区域的信息，并通过多跳路由将其传送到汇聚节点，最后通过汇聚节点到达管理节点，实现数据的采集和任务的监测。与传统无线网络相比较而言，无线传感器网络具有节点成本低廉、无需基础设施、对高动态网络拓扑适应能力强等特点，受到了越来越多的关注。无线传感器网络拓扑控制作为无线传感器建网和通信的基础，直接影响无线传感器网络的各个方面。通过控制节点或链路的活跃性，拓扑控制机制不仅可以减少网络的能耗，延长网络的生命周期，还可以降低数据链路层数据冲突，降低网络路由的复杂度。本文针对无线传感器网络的特点研究了无线传感器网络中物理拓扑的形成以及逻辑拓扑的控制。主要研究内容包括如下几个方面：无线传感器网络物理拓扑的形成即节点的部署，是传感器网络研究首先面临的问题。无线传感器网络的部署可以分为固定部署和随机部署两种。固定部署中节点可以根据应用进行部署或调整，能够大幅度的减少成本、更好的适应应用的需求。本文在分析无线传感器网络能耗分布的情况下，根据传感器器节点感知半径和通信半径的关系，得出了两个节点分布密度函数：覆盖度优先节点分布密度函数和连通度优先节点分布密度函数。利用该分布密度函数在靠近汇聚节点位置部署更多的节点，从而使得整个网络各位置的总能量和负载保持一定的比例，在保证节点的连通度和覆盖度的前提下延长了网络的生存周期。无线传感器网络由于部署区域广泛、节点通信能力较弱，常采用分簇的网络拓扑结构。本文讨论了两种拓扑结构：簇头异构的分簇式网络拓扑结构和簇头同构的分簇式网络拓扑结构。在簇头异构的分簇算法中，首先根据簇内的通信环境选择适当的簇内通信模式：单跳还是多跳；然后根据不同通信模式计算所需簇头的个数和簇内普通节点的通信半径；在获得这两个参数后，每个传感器节点只需加入最近的簇头即可完成分簇过程。簇头同构的分簇算法中，首先讨论了簇头的选择，给出了一个权值设定公式，按照权值大小，选择出合适的簇头节点，然后根据和簇头节点的位置关系，确定网关节点和分布式网关节点。传感器网络往往会出现节点失效，为克服节点失效的影响，在前面获得的拓扑结构的基础上，需要添加一定的冗余链路，构成一个错误容忍的拓扑结构。在时间驱动的无线传感器网络中，传感器节点以固定的时间间隔采集数据并上报汇聚节点。当节点没有数据上报时，可以进入睡眠状态以节省能耗。本文提出了一个基于调度的簇内睡眠机制，该机制不需要严格的时间同步。各传感器节点可以利用和簇头之间的信息交换实现时间的同步。针对分簇算法中形成的不同类型的节点，该机制也采取了不同的睡眠机制。汇聚节点的移动可以避免出现靠近固定汇聚节点位置能量消耗过大的问题。本文研究中每次微调汇聚节点的位置，使得每次移动对整个网络拓扑的影响不是很大，累计的移动又可以平衡节点负载，从而延长网络的生存周期。只考虑骨干节点组成的骨干网络，当汇聚节点的直接邻居节点主要数据流量发生变化时，认为此时可能出现了由负载异常，需要进行汇聚节点的移动。汇聚节点的移动方向应该是移动到缓解那些能量消耗过多、数据流量过大节点即脆弱节点压力的方向。移动方向通过计算主要脆弱节点的主要数据流量邻居节点的加权质心方向获得，权值为归一化的主要脆弱节点能量的倒数乘以该节点主要数据流量。移动的距离可以采用以汇聚节点覆盖最大变化率限制移动方式和以距离的数学期望限制移动方式进行。