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无线传感器网络是近年来得到迅速发展和高度重视的新型网络技术,网络中的节点为体积微小的嵌入式设备,采用能量有限的电池供电。由于环境等因素的影响,更换电池基本上不可能,所以,节能是无线传感器网络面临的首要任务。减少节点能量消耗是拓扑控制算法的首要设计目标,因此拓扑控制算法成为无线传感器网络研究中的核心问题之一,并且良好的拓扑结构可以提高MAC协议和路由协议的效率,延长网络生存时间,减少通信干扰。
考虑到传感器节点的能量消耗主要集中在无线通信模块,且能量消耗与通信距离的n次方成正比(2<n<4),本文提出了一种平面拓扑控制算法。由于计算几何中的Delaunay图具有良好的性质,所以在无线传感器节点间建立一张Delaunay图,根据能量消耗与通信距离的关系来简化该图,保留最小能耗路,并与网络模型中的MG模型结合,从而得到MEDel算法。该算法具有对称性和平均度有界等优点。
分簇算法的效率高于平面拓扑控制算法。本文针对LEACH算法的不足,提出了一种分簇算法—ECR算法。该算法以改善簇的均匀性和簇内结构为出发点,在基于剩余能量的前提下进行分簇,从而延长了网络生命期,均衡了簇首的分布,并且改善了簇内的结构。