無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜環(huán)境下的拓?fù)淇刂?pdf

1、在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的分析和設(shè)計(jì)中，如何高效地利用傳感器有限的能源是最為關(guān)鍵的課題之一。通過(guò)適當(dāng)減少各個(gè)傳感器的傳輸功率，拓?fù)淇刂扑惴ㄔ诒ＷC網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下，能夠減少能量消耗并增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。這些年來(lái)，業(yè)界已提出不少優(yōu)秀的拓?fù)淇刂扑惴?。不過(guò)，由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣性和通訊環(huán)境的復(fù)雜性，該領(lǐng)域仍有許多尚待解決的難題。本文從以下兩個(gè)方面探討無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂茊?wèn)題：
　?、倩谝苿?dòng)接收器的大規(guī)模無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂?，其目?biāo)

2、是網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的平衡和網(wǎng)絡(luò)壽命的最大化。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有傳感器采集的數(shù)據(jù)都匯聚到接收器，距離接收器遠(yuǎn)的傳感器采用多跳傳輸?shù)姆绞缴蟼鲾?shù)據(jù)，這使傳感器之間的能量消耗嚴(yán)重不均衡，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)壽命的顯著縮短。在本文中，我們研究了基于移動(dòng)接收器的大規(guī)模無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)如何延長(zhǎng)其壽命的問(wèn)題。在該網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)接收器沿著預(yù)定的線(xiàn)路定期在網(wǎng)絡(luò)中收集數(shù)據(jù)，而各個(gè)傳感器通過(guò)一跳或多跳將數(shù)據(jù)上傳給該移動(dòng)接收器。與使用靜態(tài)接收器的無(wú)線(xiàn)傳感器中的同類(lèi)問(wèn)題相比，該

3、問(wèn)題更具挑戰(zhàn)性。針對(duì)該問(wèn)題，我們提出了相應(yīng)的啟發(fā)式算法。通過(guò)綜合運(yùn)用貪心算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和平攤分析，本文所提出的算法的時(shí)間復(fù)雜度僅為O(n(m+nlgn))（其中n和m分別為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和邊的數(shù)量）。另外，我們進(jìn)一步討論了如何改進(jìn)算法以滿(mǎn)足實(shí)際環(huán)境要求，如分布式計(jì)算、傳輸及時(shí)性等。模擬實(shí)驗(yàn)證明我們的算法比該領(lǐng)域當(dāng)前的幾種算法更能延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。
　　②不可靠無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂?。傳統(tǒng)的拓?fù)淇刂扑惴ㄍǔ＜僭O(shè)傳感器的無(wú)線(xiàn)信號(hào)有一個(gè)傳輸范

4、圍，在傳輸范圍內(nèi)通訊是完全可靠的。而在實(shí)際環(huán)境中，在可靠通訊區(qū)域外存在很大范圍的不可靠通訊區(qū)域。如果對(duì)不可靠鏈路也加以利用，則可節(jié)約更多的能量從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。對(duì)于不可靠鏈路，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳，而數(shù)據(jù)重傳又會(huì)導(dǎo)致額外的能量消耗和明顯的傳輸延遲。為此，在考慮重傳產(chǎn)生的能量和時(shí)間代價(jià)的情況下，我們擴(kuò)展了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的受限最短路徑問(wèn)題，重新定義了不可靠無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)到點(diǎn)延遲受限最短路徑問(wèn)題。由于特有的平行邊沖突現(xiàn)象，我們證明該問(wèn)題為強(qiáng)NP