摘要：为了延长网络生命期,无线传感器网络必须高效地消耗电池能量,而网络拓扑作为上层协议的重要平台,是实现这一目标的支撑基础.WSN的一个显著特征即具有应用多样性,为了研究符合低概率事件场景的传感器网络拓扑控制方案,建立并分析了传感器网络模型.由于在低概率事件场景下节点侦听能耗占据主导地位,经研究发现此时生命期目标与k-中心问题本质上具有密切联系,可视为k-中心问题的对偶问题,因此针对分簇机制分别设计了3个阶段执行:邻居信息获取阶段、簇头确定阶段和节点归属阶段,从而引入了一种基于k-中心问题的周期性分簇控制算法PCA,PCA算法体现了负载均衡的思想,同时尽可能减少了簇头数目.模型理论分析和仿真实验结果都表明,PCA算法能得到快速部署,并且PCA算法能获得较优的拓扑结构,有效地延长了WSN的生命期.

摘要：首先,设计了节点自适应传感半径调整算法(AASR,adaptive adjustment of sensing radius),通过节点自适应选择最佳的覆盖范围,有效地进行节点覆盖控制,减少节点能量虚耗,提高覆盖效率。其次,从调整效果、能量消耗和覆盖冗余度3个方面对节点自适应传感半径调整算法进行了模拟实验和分析。仿真结果表明,AASR能够有效提高节点生存时间,减少能量消耗,提高覆盖率。

摘要：针对当前无线传感器网络分簇和拓扑控制算法中存在的问题,例如能耗过大、负载不均、计算复杂性高和存在额外开销等,提出了一种新型的TBCCA(tree-based clustering construction algorithm)分簇算法.该算法基于正三角形簇树结构,并利用RSSI(received signal strength indicator)值控制簇半径,从而产生3类集合——Near集、Common集和Medium集,及其相应的选择策略.其后,根据树的度数和结构,设计了簇树的建立算法.性能分析和实验仿真表明,相对于现有的几种算法,例如TopDisc和DLMST等,TBCCA算法具有较低的计算复杂性;与Leach协议和HEED协议相比,该算法能在保证较高连通性与覆盖率的同时,有效节约能量,均衡负载,延长网络的生命周期.

摘要：针对环境监测中无线传感器网络(WSNs)协议设计没有考虑网络的覆盖和连通特性以及网络中存在着大量冗余节点的问题,把拓扑控制思想引入到节能覆盖研究中,建立感知半径之和最小的数学模型,并用遗传算法求解该模型,得到最优覆盖解.在此最优覆盖拓扑上利用韦尔奇.鲍威尔着色法研究了通信及信道分配的问题,并建立了覆盖方案的能耗模型,使用网络仿真器J-Sim对算法进行能耗分析和仿真实验.结果表明该方案不仅可以节约20%能量,而且达到了99.7%的覆盖率,通信信道的干扰也降低了约50%.

摘要：为了解决节点失效问题,建立了无线传感器网络模型,对节点失效问题进行了形式化描述和分析,并结合传感器网络拓扑需求归纳出拓扑愈合的约束:网络连通、路径代价降低和度约束.该问题属于NP-hard问题,因此设计了一种近似的拓扑愈合算法TCS-CA,通过恢复失效节点的单跳邻居间可达性来实现拓扑的自愈.该算法包括3个执行阶段:单跳邻居的连通恢复、子集合并和全局连通恢复,依次执行这些阶段后能够逐步愈合拓扑.仿真实验结果表明,当选取合适的β,λ等参数时TCS-CA算法不仅能恢复网络拓扑的连通性,还能有效地延长WSN生命期,与TCS算法相比最高可获得约13%的生命期增率.

摘要：稳定的编队通信网络能提高无人机(UAV)集群执行任务的能力,因此需要为编队设计一个信息交互拓扑,使无人机在保持编队队形的同时通信代价最小。针对无人机编队网络的拓扑优化问题,结合紫外光通信的优点,提出一种基于紫外光通信的无人机最优刚性编队生成算法。在分析机间紫外光通信链路模型的基础上,利用紫外半球形LED阵列协助无人机发现自身的邻居节点,首先生成最优刚性子图,再通过删除链路得到最优刚性编队图。仿真结果表明,与其他算法相比,所提算法构建的拓扑结构具有合适的平均节点度和较小的通信半径,提高了网络的容错性能,有效减小了编队的通信复杂度,降低了网络能量消耗。

摘要：非规则网络的分簇划分会产生负载不均,导致出现"能量热区"现象。在复杂水系无线网络监测背景下,针对非规则网络分簇划分的拓扑结构不均匀问题,提出一种基于遗传机理的智能分簇算法。建立了拓扑模型和能耗模型,设计了基于能耗最小原则的遗传聚类策略。给出了P矩阵编码方式,避免了数据计算的平方递增;构造了自适应遗传算子和模糊修正算子,提高了搜索的有向性。实验结果表明,该算法在网络分簇、能耗负载、生存时间等方面具有较好的性能。

摘要：自由光通信网络作为一种新兴的宽带无线网络,适用于多媒体通信的要求。针对多媒体业务在FSO网络中的传输进行了研究,考虑FSO网络的特点,提出了适用于多媒体任务的FSO网络模型。利用该模型,设计了基于拓扑控制算法的路由算法TCR。TCR改进三角剖分算法进行拓扑控制,形成虚拟拓扑图,使得节点的平均吞吐量大;同时,TCR是基于位置的、按需和主动混合的路由,适用于数据量大,实时性要求高的多媒体通信需求。

摘要：针对由于水轮发电机组监测传感器数量太多可能导致电机绝缘损坏及误检漏检等问题,提出了无线传感器网络在水轮发电机监测系统中的应用,设计和实现了监测系统的各组成部分,研究了无线传感器网络的拓扑结构以及数据传输方案。系统可高效完成实时多路信号采集和处理,迅速找出故障的原因和部位,为检修和机组运行调度提供良好的依据和可靠的信息。

摘要：无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)中通常节点能量受限,节点间能耗不均衡会导致网络生命周期缩短.针对该问题,综合考虑节点的能量效率和能耗均衡,通过引入阿特金森指数设计了一种改进优化的综合效用函数;基于此,建立了一种能耗均衡的拓扑博弈模型,并证明了该拓扑博弈模型是序数势博弈且存在帕累托最优;提出了一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法(DTCG).通过仿真实验及对比分析表明,相较于其它基于博弈理论的拓扑控制算法, DTCG算法能在保证网络连通性和鲁棒性的前提下,降低节点发射功率,拥有更好的能量均衡性和能量效率,可以有效延长网络生命周期.