无线传感器网络拓扑控制算法的研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jfguo2008
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无线传感器网络因具备获取和传输工作区域内目标信息的能力受到越来越多的关注与应用。拓扑控制为各节点选择适当的邻居节点,有效地降低了网络的通信能耗以延长网络的生存时间。此外,它对网络吞吐量、传输可靠性、覆盖质量、信号干扰、传输时延等网络性能具有显著的影响,是无线传感网的核心支撑技术。首先从功率控制、层次型拓扑以及睡眠调度等三个方面详细介绍了无线传感网拓扑控制机制,针对现有拓扑控制算法大多数是建立在理论场景中,并没有考虑实际应用中的诸多影响因素,本文提出一种基于反馈的分布式自适应拓扑控制方案FDATC (Feedback-based Distributed Adaptive Topology Control) 。该算法对传感网节点以及网络环境均无过强假设,可适用于实际应用场景。该算法由三个阶段组成:拓扑形成阶段,节点综合考虑链路质量和通信代价因素,根据特定的判别策略选择、剔除网络链路,形成一个满足链路对称、网络连通且节点度适中、能耗高效的优化目标拓扑;拓扑维护阶段,基于邻居节点反馈信息动态地调整节点发射功率以维护节点间良好的链路通信质量;拓扑重构阶段在网络拓扑发生变化后,由基站启动重构机制以恢复网络拓扑。本文采用仿真工具与野外林地工程实验相结合的方法以验证FDATC算法的有效性与优越性。首先采用MatLab和OMNet++将FDATC、XTC和MAX算法进行了比较,验证了FDATC所构建拓扑在节点度、节点到基站最小跳数、节点发射功率等方面的优势;然后在北京鹫峰国家森林公园的实验林场进行了野外林地实验,验证了FDATC在提高数据传输可靠性及降低网络整体能耗方面达到了较好的平衡。
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