论文部分内容阅读
无线传感网络是一种新型的可实时监测和传输信息的网络,具有巨大的潜在应用价值,已经引起人们的重视与研究。无线传感网络已经在许多应用领域中展现出特有的优势,但是也暴露出了一些缺点,如传感器节点能量有限,密集网络中通信干扰严重,节点传输效率低等。拓扑控制正是延长网络的生存时间、减小通信干扰、提高MAC(Media Access Control)协议和路由协议效率等的重要手段,是无线传感网络研究中的核心问题之一。关于传感网络中拓扑控制问题的研究已经取得了一定的成果,但是随着技术的进步、新的应用场景和需求的出现,许多相关问题还需要深入的研究和探讨。
本文引出并解决了无线传感网络在拓扑控制方面的2个新问题。针对原有拓扑控制算法在移动无线传感网络场景中应用的不足,提出了新的算法,扩展了基于角度的拓扑控制在无线传感网络中的应用范围;对于具有容错性要求的无线传感网络,提出了通过拓扑控制增加网络容错性的方法,从新的角度提升了无线传感网络适应这类功能需求的能力。最后,经过对实际系统的长期测试和观察,总结出了可能影响无线传感网络中节点传输可靠性的因素。本文的主要研究工作包括:
(1)提出了一种适用于无线移动网络模型的拓扑控制算法MCBTC(Mobile Cone-Based Topology-Control)。该算法通过对移动网络中节点最大位置变化情况的预测,提前控制了与可能变化相适应的传输能量。与之前各拓扑算法相比较,MCBTC算法可以保证一个时钟周期内移动网络的连通性。然后证明了MCBTC算法的正确性。在模拟仿真中,给出了使用MCBTC算法在网络变化过程中的拓扑图,通过拓扑算法运行的结果验证了算法具有优良的网络性能。
(2)提出了通过拓扑控制提高无线传感网络模型容错性的方法。该方法通过增大3类高风险节点和区域周边网络的连通性,从而增加了的整个网络的抗风险能力。然后分析了此方法的正确性,其间引入了网络的抗风险系数NARC(Network Anti-Risk Coefficient)的概念,并用此定量的比较网络的容错性能。通过实验模拟演示算法运行的拓扑结果,验证了算法在较小的代价基础上,可以显著的增加网络的容错性。
(3)通过大量的实验总结,观察各类实际网络环境中可能影响节点传输可靠性的因素。最后总结出了节点跳数、兄弟节点规模和外界环境等影响网络中节点传输可靠性的因素,并进行了简要分析。为以后拓扑控制算法的提出和改进提供了实践性的依据。