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文檔簡介
1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)一般是指大規(guī)模的無線傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織的形式所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它能夠利用無線傳感器實(shí)時(shí)地采集特定區(qū)域內(nèi)的有效信息,并且將信息通過無線網(wǎng)絡(luò)以多跳的方式傳遞到匯聚節(jié)點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)追蹤和監(jiān)視對象的功能?;谝陨咸攸c(diǎn)使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用在很多重點(diǎn)領(lǐng)域,如軍事、醫(yī)療、智能家居等。
關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò),一方面由于廣播操作通常使用洪泛來完成,在不受限制的情況下,很可
2、能會(huì)帶來廣播風(fēng)暴問題。另一方面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)的資源也有限。針對以上情況,研究者們提出了運(yùn)用連通支配集理論來形成虛擬骨干網(wǎng)的思想。只有骨干節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),而非骨干節(jié)點(diǎn)不進(jìn)行工作時(shí),可將自身通信模塊關(guān)閉以達(dá)到節(jié)省能量的目的。這樣不僅可以使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)減少路由開銷,均衡能量消耗,還可以提高廣播效率,增強(qiáng)自組織性。
本文以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)分布、大規(guī)模部署和同構(gòu)拓?fù)錇槌霭l(fā)點(diǎn),把連通支配集理論作為研究基礎(chǔ),在綜合考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余
3、能量和度等因素后,設(shè)計(jì)了一個(gè)參考能量的最小連通支配集集中式算法(MCDS-EC)。MCDS-EC算法定義了合理的權(quán)值公式,并且根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)值大小建立頂點(diǎn)次序表,省去了集中式算法中普遍采用的構(gòu)造樹的過程。MCDS-EC算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n3)。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該算法構(gòu)造的連通支配集在規(guī)模大小及網(wǎng)絡(luò)生命期兩個(gè)方面都比相關(guān)文獻(xiàn)中的算法更有效。
此外,本文還提出一種均衡能量的最小連通支配集分布式算法(MCD S-ED)。MCDS
4、-ED算法是一種基于鄰節(jié)點(diǎn)信息的算法,需要獲知兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)信息。由于通信距離直接關(guān)系到節(jié)點(diǎn)的能量消耗,所以在設(shè)置權(quán)值參數(shù)時(shí),除了考慮節(jié)點(diǎn)剩余能量和度,還考慮了節(jié)點(diǎn)與其鄰節(jié)點(diǎn)的平均通信距離。同時(shí)為進(jìn)一步均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗,MCDS-ED算法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置能量監(jiān)視器,一旦節(jié)點(diǎn)能量低于閾值將退出虛擬骨干網(wǎng),并且算法將重新尋找新的骨干節(jié)點(diǎn)。MCDS-ED算法的時(shí)間復(fù)雜度是O(n2),消息復(fù)雜度是O(n△)。其中△是圖G中節(jié)點(diǎn)的的最大度,在理論
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