大區(qū)域海量無線傳感器網(wǎng)絡關鍵技術研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network，簡稱WSN）是多學科高度交叉的前沿研究領域，具有廣泛的潛在應用前景，也是國際上信息技術領域的研究熱點和競爭的焦點。與常規(guī)的無線傳感器網(wǎng)絡相比較，大區(qū)域海量無線傳感器網(wǎng)絡具有覆蓋范圍大、節(jié)點密集和傳感數(shù)據(jù)量大等特點，這與傳感器節(jié)點通信能力差、攜帶能量少和存儲空間小等特性形成突出的矛盾。
　　 本文以提高大區(qū)域海量無線傳感器網(wǎng)絡的能量效率為研究目標，在其拓撲結(jié)構控制和路

2、由算法等方面進行了研究。主要工作和貢獻如下：
　　 第一，從理論上分析和建立了無線傳感器網(wǎng)絡的能耗模型。按照簇內(nèi)是否進行數(shù)據(jù)融合以及簇外是否使用多跳傳輸，分別建立了各種情況下分簇式網(wǎng)絡的能量模型，分析對比了大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點能量消耗情況，對各種情形下節(jié)點能量消耗的不均衡性給出了定量的分析結(jié)果。此分析結(jié)果使我們認識到在大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡中尋找高效、合理的拓撲控制方法和多跳路由方法的必要性。
　　 第二，研究和提出

3、了GHCCH拓撲控制算法。針對采用分簇式拓撲控制方法時，分簇合理性和算法復雜性要求之間的矛盾，基于對LEACH、HEED等算法的研究，提出一種半集中式、綜合利用節(jié)點位置信息與剩余能量的無線傳感器網(wǎng)絡分簇及簇頭選舉（GHCCH）算法。經(jīng)仿真，得出GHCCH算法使得分簇和節(jié)點能耗更加均勻，有效延長了無線傳感器網(wǎng)絡的生存周期，收集了更多的傳感數(shù)據(jù)。
　　 第三，研究和提出CCST簇頭多跳路由樹算法。在采用分簇式拓撲控制算法前提下，研究

4、了在路由層面上解決全網(wǎng)節(jié)點能耗均衡的問題。提出了CCST路由樹生成算法，該算法以最小化最大節(jié)點代價為原則，生成一種以Sink節(jié)點為根節(jié)點，包括所有簇頭節(jié)點的路由樹。該路由生成樹均衡了簇頭節(jié)點的能量消耗，延長了網(wǎng)絡生命周期，適用于大區(qū)域海量無線傳感器網(wǎng)絡。
　　 第四，研究和提出了兼顧節(jié)點能耗均衡和流量均衡的TBCCST路由樹生成算法。在大區(qū)域海量無線傳感器網(wǎng)絡中，海量傳感數(shù)據(jù)的傳輸可能會在某些簇頭節(jié)點處造成局部擁塞，在此情況下生