无线传感器网络拓扑优化以及容错控制算法研究

发布时间：2017-12-17 04:01

  本文关键词：无线传感器网络拓扑优化以及容错控制算法研究

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【摘要】：传感技术以及通信技术的蓬勃发展使得无线传感器网络广泛应用于各个领域。根据传感器节点的可移动性,无线传感器网络可分为静态传感器网络和动态传感器网络。然而传感器节点储存能量有限,且电池不易更换,导致了无线传感网络易因局部节点能量故障而无法正常工作,因此有限的能量是制约传感器网络应用一个瓶颈。为了提高无线传感器网络节点能量的利用率以及维持网络的正常工作,有必要对网络的拓扑结构优化算法及容错控制算法进行研究。本文基于最优刚性图,一方面提出了能够提高网络能量利用率同时增强网络鲁棒性的优化算法,另一方面提出了网络容错拓扑控制算法。具体研究工作如下:(1)针对目前无线传感器网络能量利用率低和通信链路不可靠的问题,提出了基于最优刚性图的链路质量与能量的拓扑控制算法。文中引入了同时反映通信链路质量和能量消耗的权值函数,基于最优刚性图优化网络拓扑结构图,构建了链路可靠性强、能量利用率高同时鲁棒性强的无线传感器网络拓扑结构。(2)针对故障节点失效致使传感器网络不连通,仅靠拓扑优化无法维持网络正常工作的问题,提出了无线传感器网络的容错拓扑控制算法。本文通过调整传感器节点的传输功率,基于最优刚性图执行网络的拓扑切换,实现网络连通性的恢复。仿真实验验证了该算法不仅具有很好容错性恢复了网络的连通性,还降低了连通性恢复过程的复杂度以及减少了能量的损耗。(3)针对传感器节点的传输功率范围有限致使在实际应用中网络容错能力受限的问题,引入了可移动传感器节点,借助移动传感器节点恢复网络的连通性。本文提出了基于连通性恢复的动态传感器网络的容错拓扑控制算法。通过节点对邻居节点的通信影响确定节点的关键性,以及是否能够与邻居节点通信来确定节点是否发生故障,最后根据节点选取评价函数选择Best Candidate(BC)节点替代故障节点,实现网络连通性的恢复。该算法避免了级联运动的出现,简化了连通性恢复的执行过程进而减少了能量的消耗。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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本文编号：1298625