无线传感器网络中基于Voronoi图的覆盖与连通综合管理协议

论文摘要

近年来，随着微机电系统和无线通信技术的发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）得到了越来越广泛的关注和研究。覆盖和连通问题是无线传感器网络中的两个基本问题。在无线传感器网络中，覆盖协议要解决的问题是在无线传感器节点被部署到任务要求的给定区域后保证该区域能够被无线传感器节点有效监控。对于无线传感器网络而言，其要真正完成给定的任务，除了要保证网络对目标区域的有效覆盖外，还必须保证网络的连通。只有连通的网络才能使传感器节点将采集到的数据传送到汇聚节点，并最终传送到用户端。本论文分析了现有的覆盖和连通解决方案，并且着重研究无线传感器网络随机部署下的覆盖和连通问题的解决方案。本论文不仅研究了通信半径Rc与感应半径Rs之比大于等于2时的解决方案，还研究了当无线传感器节点的通信半径Rc与感应半径Rs之比小于2时的解决方案。本论文提出了无线传感器网络中一个基于Voronoi图的覆盖连通综合管理协议（VIP）。该协议采用了一种分布式节点冗余判断算法以判断无线传感器网络中节点的冗余性，并让节点据此来对自身进行相应的职能调度。该协议能够在Rc／Rs为任意值时保证网络的覆盖和连通性能。本论文还将该协议进行了推广，使得该协议能够满足覆盖度和连通度动态变化的要求，保证网络的k-度覆盖和k-度连通。目前业已提出的同时解决无线传感器网络随机部署下的覆盖问题和连通问题的协议较少。本论文提出的VIP协议不仅能够解决无线传感器网络随机部署下的覆盖和连通问题，而且该协议能够保证网络的k-度覆盖和k-度连通。所以本论文提出的VIP协议对相关研究具有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络的组成结构
• 1.1.2 无线传感器网络的特点
• 1.1.3 无线传感器网络的应用
• 1.2 无线传感器网络中覆盖和连通问题的研究意义
• 1.2.1 无线传感器网络中的覆盖问题
• 1.2.2 无线传感器网络中的连通问题
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 无线传感器网络中覆盖和连通问题的研究
• 2.1 无线传感器网络中覆盖问题的分类
• 2.2 区域覆盖
• 2.3 点覆盖
• 2.4 障碍覆盖
• 2.5 无线传感器网络中连通解决方案的分类
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于Voronoi图的覆盖与连通综合管理协议
• 3.1 Voronoi图的基本知识
• 3.2 基本假设、基本概念和基本定理
• c≥2R_s时,VIP协议对1-度覆盖和1-度连通的配置'>3.3 当R_c≥2R_s时,VIP协议对1-度覆盖和1-度连通的配置
• c<2R_s时,VIP协议对1-度覆盖和1-度连通的配置'>3.4 当R_c<2R_s时,VIP协议对1-度覆盖和1-度连通的配置
• c<2R_s时,VIP协议的进一步优化'>3.5 当R_c<2R_s时,VIP协议的进一步优化
• 3.6 VIP协议对k-度覆盖和k-度连通的配置
• 3.7 本章小结
• 第四章 VIP协议的理论分析和模拟研究
• 4.1 VIP协议的理论分析
• 4.2 VIP协议的模拟研究
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本论文总结
• 5.2 未来的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果