基于随机几何图的无线传感器网络拓扑控制

摘要

如何合理利用能量等资源一直是无线传感器网络研究领域的关键问题，而拓扑控制是目前有效利用能量的关键技术之一。本文给出基于随机几何图的无线传感器网络拓扑控制方法。
　　首先，给出一种基于临近图所生成的拓扑来调整节点发射功率的无线传感器网络的拓扑控制策略。该方法打破在临近图拓扑中采取平面路由的传统思想的束缚，不再限定网络中数据收发仅在所生成的临近图拓扑边上进行，而是以临近图的连通特性为依据，引入三个通信范围调整的控制系数，合理地扩大节点的通信范围，使得各个节点有合适数量的邻居节点，有效减少通信干扰发生的同时，提高数据收发的成功率，保证网络的通信质量。
　　其次，给出了基于轮盘赌的概率路由控制机制。该方法将轮盘赌的思想与概率路由相结合，利用定义的路径成本，按照轮盘赌的方式以一定概率选择出下一跳节点。该方法考虑了节点的剩余能量信息，通过随机的方式均衡节点间的通信负荷，避免特定节点被过度消耗。在临近图拓扑控制策略下运行该机制，能够更有效地利用节点能量，延长网络生存时间。
　　最后，以仿真实验检验了本文所给拓扑控制策略的节点度和数据收发成功率方面的性能，并对给出的控制系数的范围作了相关实验分析。同时，与轮盘赌概率路由机制相结合，考察了二者在能量消耗方面的优越性，从整体上验证了本文方法的合理性与有效性。