近年来,无线通信技术已经进入到高速发展时期,随之而来的是电磁波频谱资源越来越稀缺。无线传感器网络可以对信号进行收集、处理和转发,并且具有强大的数据管理功能。无线传感器网络的特征是大规模化、组网方式多样、容易部署等,应用场景十分广阔。网络节点需要部署在传统网络无法使用的环境中时,就需要选择一个合适的组网方式去构建无线传感器网络。为了更好地利用、控制和管理网络中的数据信息,并使网络信息传输最优化,就需要使用高效的网络管理技术。采用合适的网络管理协议能够协助用户实时有效地监测网络的状态,有助于提高网络运转的可靠性、安全性以及高效性。在人们无法直接接触到无线传感器网络的节点设备的情况下,采用合适的网络管理协议从而有效地管理无线传感器网络显得尤其重要。无线传感器网络通常使用电池供电,由于电池的能量是固定的,因此为了节省功耗、增加网络的生命周期,提高网络的路由效率,构建一个合理的网络拓扑控制结构是无线传感器网络的一个关键环节,也是研究无线传感器网络管理协议的基础,而网络管理协议为无线传感器网络的信息传输、路由等提供重要技术支撑。本文基于实验室“十三五规划”预研项目“XXX技术研究”进行分析研究。其应用场景为在人烟稀少的区域通过飞机投放若干网络节点,组建一个无线传感器网络,以该无线传感器网络为基础,开展信号的频谱监测工作,最终监测数据上传给管理者。论文的主要工作和创新如下:首先,阐述了无线传感器网络的结构以及其特点,着重探讨了其网络管理的内容,分析了无线传感器网络管理架构的不同类型,研究了相关协议和算法。其次,详细分析了小型频谱监测无线传感器网络的工作原理,探讨了其网络管理应满足的要求,说明其网络管理的主要内容,提出了该网络的传感器节点协议栈。然后,根据小型频谱监测无线传感器网络管理协议的分析,研究出一种基于网络拓扑和能耗的汇聚节点选择算法。在计算多点中继节点(MPR节点)时,考虑了节点之间的连通度、可达度等因素,节点可以把数据经过MPR节点发送到所有的两跳邻居节点,确保所有两跳邻居节点都被覆盖;此外,在MPR选择机制中考虑了节点能耗情况,根据能量模型,在选择汇聚节点时,剔除了剩余能量过低的节点。对于小型频谱监测无线传感器网络的拓扑维护所涉及的拓扑控制分组的处理,以及路由表建立、更新和维护也进行了相关研究。汇聚节点算法综合考虑了网络拓扑中的关联邻居节点,再参考节点的剩余能量,最终从多个中继节点中选择出网络的汇聚节点。汇聚节点选择算法关系到小型频谱监测无线传感器网络的网络管理中的拓扑控制和能量管理,此算法的提出,为完善网络模型提供了有力支持。接下来,基于OPNET三层建模的方法,研究了无线传感器网络层次型模型,对于进行小型频谱监测无线传感器网络建模的方法进行了探讨和分析,设计了其传感器节点的模型结构,对节点中各模块进行建模,其中,在网络层采用了本文提出的汇聚点选择算法以延长网络生存时间,在MAC层采用多信道技术以减少时延。最后,对小型频谱监测无线传感器网络模型进行了仿真实现,分析了网络的性能表现。将提出的算法和几种不同的协议进行了对比仿真实验,从多个角度分析其对网络性能的影响。由仿真结果可知,改进后的网络管理协议相较于其他几种协议,功耗得到了更好的优化,生存时间更长。