冯秀山[1]2000年在《一种容错的路由方案：节点多标号间隔路由策略》文中提出网络路由技术问题一直是互连网络的研究重点。如何提高路由的效率和性能对于各种网络协议具有举足轻重的地位。本文在IRS(间隔路由策略，Interval Routing Scheme)路由策略的基础之上，提出了一种可容错的路由策略MNLIRS(节点多标号间隔路由策略，Multi-Node Label Interval Routing Scheme)。该策略具有如下的特点： 1．该策略使用了节点多标号的属性在任意拓扑的网络上实现了一定的容错功能，这样某些(大多数的节点及链路都可以)节点或链路出现不可用的情况时，路由算法仍可以正确地寻径。 2．由于该策略借鉴了IRS策略的简单路由表的思想，在节点处实现了0路由表，即一个节点只需保存节点的标号和与其相连的链路的标号信息。路由算法通过这些标号来寻径，而不是通过查路由表，这样的策略就叫做隐性路由策略。 3．因为一个节点具有一个以上的标号，这样冗余的标号就为路由算法提供了多余的路径，通过标号的命名算法的命名规则，路由算法可以找到最优或比较优的路径，使得MNLIRS比IRS具有更好的路由效率。
宋玮[2]2010年在《分布式存储系统中的节点自主性问题研究》文中提出当今信息化的快速发展已经使得个人、企业和政府部门的数据信息量呈几何曲线增长,相应地对信息存储服务需求的期望值也越来越高。此外,希望信息存储形式的多样化和随时随地、灵活地获得各种高质量的数据信息访问服务也已经逐渐成为许多部门一种新的信息服务需求。为适应这些新的信息服务需求,目前已经出现了一些新的技术解决方案,如:建立在网格计算和云计算体系结构上的网格存储与云存储为不同层次的网络实体提供了广阔的存储应用空间,使存储服务无处不在成为可能;而建立在P2P自组织覆盖网络上的P2P存储则充分发挥了不同层次网络实体的能力,使存储的提供不再局限于专业的存储设施,将共享的精神发挥的淋漓尽致。另外,随着桌面设备性能的提高,一种系统作为另一种系统的某个节点来达到结构上的融合,尤其是在分布式存储环境下的技术融合也已经成为一种新的发展趋势。因为在融合后的分布式存储环境中每个节点都具有很强的自主意愿和理性行为,并且又由于各个节点自身分别属于不同的组织和个人,所以每个节点均具有进行局部控制的能力和追求局部利益的期望,这为融合后的分布式系统中的整体控制和组织管理带来了很大的技术挑战,也就是说存储节点的自主性问题已经成为融合后的分布式存储环境中一个必须解决的重要问题。因此,展开对分布式存储环境下的节点自主性问题的研究有非常重要的理论意义和实际意义。本文在融合的分布式存储环境下研究了存储节点的自主性问题,分别从体系结构参考模型、底层覆盖网络、激励相容的资源选择机制和副本放置技术四个方面进行了系统的研究,取得了一些有意义的创新性研究成果。本文的主要研究工作和创新性成果体现在以下几个方面:1、提出了一种基于对等网络的自主管理的分布式存储系统的体系结构参考模型(Self-managed Distributed Storage Architecture Reference Model based on P2P ,SM-DSARM)。SM-DSARM是一种结合P2P覆盖网络与面向服务思想而建立的分层参考模型,首先从分层的角度描述了SM-DSARM的层次功能,其中异构的物理节点以统一的形式抽象成独立的存储服务实体(Storage Service Entitiy,SSE),SSE是分布式存储系统中的活动主体,它具有管理者、资源使用者和资源提供者三种身份,各SSE以P2P覆盖网络的形式进行组织实现存储资源服务管理的去中心化。其次,采用形式化的方法描述了模型的静态概念与动态行为,重点给出了一种SSE的功能部署结构,并采用Petri网进行了动态行为建模。SM-DSARM与其它面向服务的体系结构相比,它将虚拟的SSE作为系统的主体,使得物理节点能以不同的性能和方式参与到系统活动中,增强了灵活性和自主性,并且依然保留了SOA与P2P的分散控制、扩展性、自组织等优良特性。2、提出了一种适应自主节点的具有加速收敛和可用性改善的P-Grid覆盖网络。在充分研究P-Grid覆盖网络的基础上,首先从收敛性和可用性两个方面对P-Grid进行了改进,为SM-DSARM提供了P2P覆盖网络层。P-Grid覆盖网络中随机漫步形成树的速度是一个关键,基于此提出了针对节点无初始数据负载量(Ignore-of-Load)及有初始数据负载量(Care-of-Load)两种情况的改进构建算法。Ignore-of-Load算法可从加大路径延长的程度以及推荐成功率两方面提高收敛速度,实验表明Ignore-of-Load算法在收敛速度上的提高超过50%。其次,考虑到自主节点对索引存放的意愿,又提出和比较了以路径为主导、以数据为主导和具有符合度调整的3种Care-of-Load算法。具有符合度调整的Care-of-Load算法在收敛速度上表现良好,并且对数据索引的查找能保证90%左右的成功率。另外,完全分散控制的P-Grid覆盖网络通过大量冗余将低在线率的节点构建成高可用性的系统,根据融合分布式环境下节点具有周期性的特点对P-Grid覆盖网络的可用性进行改善。它以P-Grid构建算法和路由算法为基础,形成以长期节点为主体二叉树的虚拟多叉树的周期性组织方式,设计适当的信息表结构建立与周期节点和普通节点的关系。数值分析表明在相同的节点规模下,周期性组织方式可以达到更高的可用性而不影响维护消耗。改进的P-Grid在保留了原有的完全分散管理、自组织和分布式负载平衡等适应自主节点特点的同时也通过结合节点的意愿增强了对自主节点的适应性能。3、在研究现有侧重公平性和侧重真实性的激励机制基础上,提出了适应理性而自私的自主节点的激励相容的单向存储资源选择(1-M )机制和有服务差别的激励相容的双向选择( S-N-M )机制,为SM-DSARM的存储服务实体管理控制层提供了存储资源的选择机制。首先,研究了单独的真实性激励问题,提出了一种激励相容的单向存储资源选择(1-M)机制。该机制从单个用户角度看待存储资源的综合性能,通过设计合适的支付函数和效用函数来保证自主资源节点报告真实综合性能值。其次,通过在真实性激励机制中引入公平性,提出了一种有服务差别的激励相容的双向选择( S-N-M )机制,该机制使用历史贡献量和用户需求紧迫性参数,使得单位紧迫性对应的高历史贡献量的节点具有优先及获得较多资源的权利,同时真实的紧迫性及历史贡献量的提供仍然依赖于机制中支付函数与效用函数的合理设计。最后,理论分析证明了这两种机制是激励相容的,模拟实验也表明两种机制能达到自主节点真实性的激励,从而最大化节点的个体效用,并且后者在保证真实性的基础上较好体现了存储资源享用的公平性。4、分析了现有副本放置技术的研究现状及存在的问题,提出了一种兼顾自主节点利益的多数据对象、多节点的副本放置模型和算法。这是一种SM-DSARM中存储服务实体管理控制层使用资源选择机制的结果进行存储服务组合的策略。首先,建立了一种多数据对象、多节点有容量限制的副本放置模型,实现向博弈模型的映射,分析博弈模型中占优战略均衡及纳什均衡在不同容量状态下的存在性,同时讨论纳什均衡的效率PoA。其次,提出了副本放置纳什均衡的获取算法及分析该算法存在纳什均衡的条件,针对条件不满足的情况提出“删除受限纳什均衡”。最后,设计了一个节点交互控制方式解决信息获取、博弈发起及维护的问题,用以支持均衡获取算法能适应具有自主节点的分布式环境。模拟实验显示了系统平均副本数及系统总代价分别与容量和放置代价的关系;同时小规模情况下的实验表明采用纳什均衡获取算法产生的系统总代价与最优解决方案下的总代价不会有大的差异,也可以保证自主节点个体效益的最大化。
唐勇[3]2007年在《无线传感器网络路由与广播算法研究》文中研究指明随着无线通信技术、计算机技术与微系统技术的发展，无线传感器网络引起了人们的广泛关注。无线传感器网络由具有传感、数据处理和短距离无线通信功能的传感器组成，在军事国防、环境监测、生物医疗以及商业应用等领域具有广阔的应用前景，是当前计算机网络领域一个极为重要的创新课题。路由算法与广播算法在无线传感器网络中有着重要而广泛的应用。在无线传感器网络中，路由协议负责在源节点和目的节点间传输数据，是无线传感器网络的重要组成部分。而无线传感器网络具有与传统网络不同的特点，因而众多传统网络的路由算法不能有效应用于无线传感器网络。广播在无线传感器网络中可用于传递控制信息、重要数据与报警信号等，同时也是建立路由的重要手段，甚至在极端条件下可以直接充当路由。广播可采用泛洪方式实现，泛洪虽然简单，但是存在冗余转发节点多、冲突与碰撞严重等问题，极为消耗能量与带宽等资源。路由算法与广播算法是无线传感器网络中的热点研究领域，研究人员正在努力研究适合无线传感器网络的相关算法。在对当前无线传感器网络路由算法与广播算法研究成果的系统学习和总结基础上，本文就无线传感器网络路由算法与广播算法展开了相关研究，主要的贡献与创新包括：(1)研究了当前无线传感器网络路由算法进展情况。由于无线传感器网络与应用高度相关，单一的路由算法不能满足各种应用需求，因而人们研究了众多的路由算法。本文分析与总结了当前较重要的无线传感器网络路由算法的分类方法、核心路由机制与特点，目的在于为无线传感器网络路由算法的进一步研究提供参考。(2)研究了当前无线传感器网络广播算法进展情况。在国内外相关文献中相继出现了许多各具特点的无线传感器网络广播算法，但总的说来还有很多需要深入研究的问题。由于尚未出现对这些算法进行全面综述的相关文献，为此，本文分析与总结了当前较重要的无线传感器网络广播算法，目的在于更好地理解算法的机理，特点与使用方法，为无线传感器网络广播算法的进一步研究提供参考。(3)提出了基于极大独立集构造最小连通支配集的算法MISB(Maximal Independent Set Based algorithm for minimum connected dominating set)。基于连通支配集的路由算法的关键在于构造连通支配集，较小的支配集不但有利于构造更优的路由，并且非支配节点在没有监测任务时，可进入休眠状态，从而极大的节约能量。本文提出了一种基于极大独立集构造最小连通支配集的算法MISB：首先基于图的局部拓扑信息，并利用贪心算法，使具有极大度的节点为独立点，构造出一个极大独立集；然后利用独立点作为锚点，利用分治的思想使用图的局部拓扑信息来连通极大独立集，从而构造出连通支配集。MISB算法能够得到较小的连通支配集，应用于无线传感器网络路由，能够大大节省宝贵的网络资源。(4)提出了最小化能量广播算法ERBOP(Enhanced Relative neighborhood graph Broadcasting Oriented Protocol)。在节点发送功率可调节并同时保证所有节点都接收到广播的数据包的约束条件下，本文在RBOP算法的基础上提出了一种高效节能的最小化能量广播算法ERBOP。ERBOP算法的设计过程及仿真结果表明，ERBOP的性能明显优于RBOP。ERBOP算法可节约无线传感器网络的能量资源，能较好的适用于无线传感器网络的广播。(5)提出了基于聚簇的能量感知广播算法CBEA(Clustering Based Energy Aware broadcasting algorithm)。从减少转发节点以节约能量、平衡通信量以平均消耗网络节点能量出发，本文提出了一种基于聚簇的能量感知广播算法CBEA。仿真实验表明，CBEA算法有效减少了冗余转发节点从而节约了网络能量，平衡了网络通信量从而平均消耗了网络节点能量，因此大大延长了网络生存时间。CBEA算法是一种性能优越的广播算法，能够较好的适用于无线传感器网络的广播。(6)提出了基于传输范围覆盖的广播算法TRCB(Transmission Range Coverage Based broadcasting algorithm)。为更好的实现无线传感器网络广播，本文仅利用1跳邻节点信息提出了一种基于传输范围覆盖的广播算法TRCB。分析与仿真表明，TRCB有效减少了冗余转发节点，从而节约了无线传感器网络能量；利用1跳邻节点信息，具有通信开销小、适应网络拓扑变化的特点；并且其性能优于同样利用1跳邻节点信息的边缘转发算法EFB。
李芬[4]2011年在《基于DSR的电力载波传感器网络路由协议研究》文中研究说明电力载波传感器网络是将电力线网络和传感器网络融合形成的一种新型网络。该网络采用连接有各种复杂负载的电力线作为传输介质,负载的随机接入或断开(即插即用)会引起其通信链路的阻抗随机变化,进而导致网络拓扑的动态变化,所以如何在变化复杂的电力线上实现稳定可靠的数据传输是电力载波传感器网络研究中的焦点问题。路由算法设计是解决这一问题的关键,目前尚缺乏针对电力载波传感器网络的高效实用路由协议。因此,本文基于电力载波传感器网络与Ad hoc网络在节点数量、节点组织、拓扑结构和网络带宽等方面的相似性,考虑将Ad hoc网络中发展较为成熟且简单高效的动态源路由协议(DSR)引入到电力载波传感器网络中,同时根据电力载波传感器网络自身的网络结构对DSR进行改进,提出了改进的动态源路由协议(IDSR)。IDSR较DSR的改进之处主要体现在以下两方面:1)路由发现阶段采用动态概率泛洪机制,中间节点根据邻居节点的数目动态决定转发路由请求数据包的概率,该机制与全概率泛洪相比减少了网络开销并且提高了信道的有效带宽;2)提出了一种基于虚拟簇的路由维护算法,其基本思路是:在路由发现过程中将转发路由请求数据包的节点动态地组成多个虚拟簇;如果路由链路断开,断开处的节点首先向邻居簇中的节点发送路由维护数据包以寻找到所有可能到达目的节点的备份路由并利用该路由修复断开的链路;若未寻找到备份路由则向源节点发送重新寻找路由的路由错误数据包。该维护算法能够减少因链路断开引起的路由发现过程。利用MATLAB对改进的动态源路由算法进行了实验仿真,仿真结果证实,针对电力载波传感器网络,IDSR算法比DSR算法具有更高的数据包投递率,提高了网络性能。
黄平[5]2006年在《分布式多级交换系统中队列结构及其负载平衡调度算法研究》文中指出随着信息通信量的增加,越来越多的、不同种类的数据需要通过路由器和交换机进行交换,因此构建高效、实用的交换结构成为解决这些问题的关键基础。目前出现的交换结构形式很多,从控制方式上分,有集中控制交换结构和分布式控制交换结构;从交换级数上分,有单级交换结构和多级交换结构;负载平衡调度算法也是层出不穷。目前就整个交换结构的发展趋势来看,由于分布式控制交换结构的灵活性、高效性,以及多级交换的路径多重选择与可重构性,使得现在的交换结构朝着多级、分布式控制交换的趋势发展。因此多级、分布式控制交换结构的队列结构及其相应的负载平衡调度算法成为发展高性能交换机和路由器的重点研究课题。构建简单、灵活、实用的队列结构以及提出高效、公平、易于实现的负载平衡调度算法将成为整个交换机和路由器性能的决定性因素。本文对多级交换结构的队列结构和负载平衡调度算法进行了研究。首先对现存、比较实用的几种多级交换结构进行了讨论,然后就集中控制交换结构和分布式控制交换结构进行了比较与分析,指出了集中控制交换结构的缺点,分析了分布式交换结构所具有的优点;并对交换结构中的排队形式进行了比较详细的讨论。在讨论的基础上提出了请求信息缓冲的分布式交换结构,并对其队列结构进行了详细的描述。接下来本文讨论了目前应用比较广泛的几种负载平衡调度算法,就各种算法的优缺点进行了有效的分析,并在讨论的基础上提出了使用流水线round robin算法作为端口匹配的负载平衡调度算法,然后对此负载平衡调度算法进行了详细的分析与讨论。在本文的最后部分,对提出的分布式交换结构的队列结构以及负载平衡调度算法进行了建模与仿真,并且通过构建硬件平台进行实验,得到了有效的实验结果,证明了队列结构及其负载平衡调度算法的可行性、高效性。当然,随着数据速率的不断提高,以及对交换带宽日益增长的需求,研究更加简洁高效的队列结构及其相应的负载平衡调度算法将成为未来交换机与路由器发展的重要研究课题。
甘立初[6]2016年在《基于WSN的高炉冷却水温差热负荷监测关键技术》文中研究说明本课题从高炉冷却水温差热负荷的无线监测入手,以WSN技术为核心,对WSN应用于高炉冷却水温差热负荷的监测中表现出来的问题进行针对性研究。对高炉冷却水温差热负荷监测系统做了全面的需求分析以后,本文提出了高炉冷却系统温差热负荷无线监测系统的技术方案,完成了系统的软硬件设计和路由协议设计。监测区域内的数据采集节点和中继节点通过EMAODV路由协议形成一个多跳路由的无线自组织网络,这个网络实现数据的无线传输,并将数据汇总于基站,最终上传到监测终端,实现高炉冷却水温差热负荷的实时监测。对该系统进行的整体测试表明,基于WSN的高炉冷却水温差热负荷监测系统精度高,实时性好,工作稳定可靠。本课题的主要工作包括以下方面：完成相关硬件设备的设计,包括温度采集节点、流量采集节点、中继节点和基站,给出了详细的设计方案,对所有的硬件都进行了可靠性验证。根据高炉冷却水温差热负荷监测系统的工作特点,基于AODV路由协议,实现了适合于本系统的EMAODV自组网路由协议；基于TinyOS操作系统,开发了数据采集节点、中继节点和基站的应用程序；基于TinyOS操作系统,开发了EMAODV路由协议的各种通信组件,并完成了自组网路由算法的测试,测试结果表明,EMAODV路由协议在高炉冷却水温差热负荷监测系统中运行可靠、稳定。最后,对高炉冷却水温差热负荷监测系统进行了整体测试,包括各个设备的硬件测试、数据采集测试、无线通信测试,控制命令测试,以及在节点能量下降、节点位置移动和节点失效等特殊情况下的路由适应性测试。
黄平[7]2006年在《分布式交换系统队列结构及调度算法研究》文中研究说明随着信息通信量的增加,越来越多的、不同种类的数据需要通过路由器和交换机进行交换,因此构建高效、实用的交换结构成为解决这些问题的关键基础。目前出现的交换结构形式很多,从控制方式上分,有集中控制交换结构和分布式控制交换结构;从交换级数上分,有单级交换结构和多级交换结构;负载平衡调度算法也是层出不穷。目前就整个交换结构的发展趋势来看,由于分布式控制交换结构的灵活性、高效性,以及多级交换的路径多重选择与可重构性,使得现在的交换结构朝着多级、分布式控制交换的趋势发展。因此多级、分布式控制交换结构的队列结构及其相应的负载平衡调度算法成为发展高性能交换机和路由器的重点研究课题。构建简单、灵活、实用的队列结构以及提出高效、公平、易于实现的负载平衡调度算法将成为整个交换机和路由器性能的决定性因素。本文对多级交换结构的队列结构和负载平衡调度算法进行了研究。首先对现存、比较实用的几种多级交换结构进行了讨论,然后就集中控制交换结构和分布式控制交换结构进行了比较与分析,指出了集中控制交换结构的缺点,分析了分布式交换结构所具有的优点;并对交换结构中的排队形式进行了比较详细的讨论。在讨论的基础上提出了请求信息缓冲的分布式交换结构,并对其队列结构进行了详细的描述。接下来本文讨论了目前应用比较广泛的几种负载平衡调度算法,就各种算法的优缺点进行了有效的分析,并在讨论的基础上提出了使用流水线round robin算法作为端口匹配的负载平衡调度算法,然后对此负载平衡调度算法进行了详细的分析与讨论。在本文的最后部分,对提出的分布式交换结构的队列结构以及负载平衡调度算法进行了建模与仿真,并且通过构建硬件平台进行实验,得到了有效的实验结果,证明了队列结构及其负载平衡调度算法的可行性、高效性。当然,随着数据速率的不断提高,以及对交换带宽日益增长的需求,研究更加简洁高效的队列结构及其相应的负载平衡调度算法将成为未来交换机与路由器发展的重要研究课题。
詹俊[8]2009年在《无线传感器网络地址标识分配方案的研究与设计》文中研究说明无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是计算机和通信领域发展的方向,也是当前研究的热点,在军事和国民生活领域都得到广泛应用。节点能量有限且不便进行能源补给是WSN的特点。由于一般情况传感器节点能量有限,因此为了降低能耗,在分配地址标识时不宜使用传统Internet中的地址协议,以避免过大的开销。本文从节约传感器能耗、降低网络内数据量的角度出发,分析研究了WSN中地址分配方案的相关技术,针对传统分层地址分配方案提出一种改进方案。改进后的方案能够根据子网中节点数量为本子网内节点分配子网内唯一的节点号。通过仿真实验,较之改进前方案,改进后方案使得传感器节点的节点号冗余度降低,网络中数据量得到减少,从而节约节点能量。WSN不同区域,不同节点的业务量差异可能很大。频繁进行数据通信的节点消耗的能量要比其它节点多,寿命也会缩短,导致某些区域数据不能正常采集。考虑到业务量差异性问题,本文提出了根据网络业务量分布进行变长动态编码的地址分配方案(VLDA-NTD)。仿真实验表明本方案对于业务量分布不均的网络具有很好的效果,能够缩短节点地址的平均长度,有效降低网络中的数据量,节约节点能量,从而延长网络寿命。IPv6的出现使得为每个传感器节点分配全球唯一地址成为可能,因而使得IPv6与WSN的融合成为研究热点。利用网络地址转换技术,WSN内部可以使用本文提出的地址分配方案,同时可以实现与外部IPv6网络的连通。
曹向辉[9]2011年在《无线传感器/执行器网络的体系结构与算法研究》文中提出随着无线传感器网络与网络化控制系统的发展与相互结合,无线传感器/执行器网络应运而生,它融合了泛在感知、自组织通信、分布式计算、自动化控制等于一体,是近年来新兴的信息—物理融合系统的一种具体形式。无线传感器/执行器网络在工业生产、智能楼宇、现代农业、智能交通等领域具有广泛的应用前景,能够极大地改善人们的生产与生活,因此受到国内外研究者的高度关注。控制与网络化通信是无线传感器/执行器网络的核心,且二者之间存在相互依赖、相互影响的关系。然而,现有的针对无线传感器/执行器网络的研究,大多仅对其中某一个方面进行优化,更有意义的协同优化方法尚不完备,亟待进一步的研究。本文结合国际上最新研究成果,研究面向控制应用的无线传感器/执行器网络的体系结构和评价策略；在此基础上,提出了协议优化方法和控制算法,并研究了通信与控制的协同优化问题。本文的主要工作和贡献包括以下几个方面：1)概述了无线传感器/执行器网络的发展及通信与控制方面的相关研究进展。2)提出了无线传感器/执行器网络的体系结构,分析了具体设计要求与设计思路,提出了性能评价指标及评价方法。同时,基于OMNeT++和Matlab仿真工具,设计了无线传感器/执行器网络的仿真平台。3)提出了面向状态估计的协议优化方法。针对采用IEEE 802.15.4标准的无线传感器/执行器网络,建立了时间触发和事件触发两种情况下的MAC层协议模型,并依此提出协议优化的框架和方法。4)针对设定值控制问题,提出了三种不同形式的控制算法,包括集中式的控制算法、分散式的控制算法和分布式协作控制算法,设计了与之对应的满足控制要求的传感器、执行器(和集中式算法中的控制器)的任务调度机制,并证明了这些算法收敛的充分条件。5)提出了综合控制与通信协的系统协同优化框架,以自触发控制为例,设计了一种基于模拟退火方法的优化控制器发包频率的算法,并给出算法收敛的充分条件。最后对全文进行了总结,并提出进一步研究的方向。
孟中楼[10]2009年在《无线传感器网络拓扑控制研究》文中指出无线传感器网络是一个分布式的感知探测系统，它由分布在一个广泛区域内的许多传感器节点组成，传感器节点监测部署区域的信息，并通过多跳路由将其传送到汇聚节点，最后通过汇聚节点到达管理节点，实现数据的采集和任务的监测。与传统无线网络相比较而言，无线传感器网络具有节点成本低廉、无需基础设施、对高动态网络拓扑适应能力强等特点，受到了越来越多的关注。无线传感器网络拓扑控制作为无线传感器建网和通信的基础，直接影响无线传感器网络的各个方面。通过控制节点或链路的活跃性，拓扑控制机制不仅可以减少网络的能耗，延长网络的生命周期，还可以降低数据链路层数据冲突，降低网络路由的复杂度。本文针对无线传感器网络的特点研究了无线传感器网络中物理拓扑的形成以及逻辑拓扑的控制。主要研究内容包括如下几个方面：无线传感器网络物理拓扑的形成即节点的部署，是传感器网络研究首先面临的问题。无线传感器网络的部署可以分为固定部署和随机部署两种。固定部署中节点可以根据应用进行部署或调整，能够大幅度的减少成本、更好的适应应用的需求。本文在分析无线传感器网络能耗分布的情况下，根据传感器器节点感知半径和通信半径的关系，得出了两个节点分布密度函数：覆盖度优先节点分布密度函数和连通度优先节点分布密度函数。利用该分布密度函数在靠近汇聚节点位置部署更多的节点，从而使得整个网络各位置的总能量和负载保持一定的比例，在保证节点的连通度和覆盖度的前提下延长了网络的生存周期。无线传感器网络由于部署区域广泛、节点通信能力较弱，常采用分簇的网络拓扑结构。本文讨论了两种拓扑结构：簇头异构的分簇式网络拓扑结构和簇头同构的分簇式网络拓扑结构。在簇头异构的分簇算法中，首先根据簇内的通信环境选择适当的簇内通信模式：单跳还是多跳；然后根据不同通信模式计算所需簇头的个数和簇内普通节点的通信半径；在获得这两个参数后，每个传感器节点只需加入最近的簇头即可完成分簇过程。簇头同构的分簇算法中，首先讨论了簇头的选择，给出了一个权值设定公式，按照权值大小，选择出合适的簇头节点，然后根据和簇头节点的位置关系，确定网关节点和分布式网关节点。传感器网络往往会出现节点失效，为克服节点失效的影响，在前面获得的拓扑结构的基础上，需要添加一定的冗余链路，构成一个错误容忍的拓扑结构。在时间驱动的无线传感器网络中，传感器节点以固定的时间间隔采集数据并上报汇聚节点。当节点没有数据上报时，可以进入睡眠状态以节省能耗。本文提出了一个基于调度的簇内睡眠机制，该机制不需要严格的时间同步。各传感器节点可以利用和簇头之间的信息交换实现时间的同步。针对分簇算法中形成的不同类型的节点，该机制也采取了不同的睡眠机制。汇聚节点的移动可以避免出现靠近固定汇聚节点位置能量消耗过大的问题。本文研究中每次微调汇聚节点的位置，使得每次移动对整个网络拓扑的影响不是很大，累计的移动又可以平衡节点负载，从而延长网络的生存周期。只考虑骨干节点组成的骨干网络，当汇聚节点的直接邻居节点主要数据流量发生变化时，认为此时可能出现了由负载异常，需要进行汇聚节点的移动。汇聚节点的移动方向应该是移动到缓解那些能量消耗过多、数据流量过大节点即脆弱节点压力的方向。移动方向通过计算主要脆弱节点的主要数据流量邻居节点的加权质心方向获得，权值为归一化的主要脆弱节点能量的倒数乘以该节点主要数据流量。移动的距离可以采用以汇聚节点覆盖最大变化率限制移动方式和以距离的数学期望限制移动方式进行。
参考文献：
[1]. 一种容错的路由方案：节点多标号间隔路由策略[D]. 冯秀山. 中国科学院研究生院（计算技术研究所）. 2000
[2]. 分布式存储系统中的节点自主性问题研究[D]. 宋玮. 华南理工大学. 2010
[3]. 无线传感器网络路由与广播算法研究[D]. 唐勇. 电子科技大学. 2007
[4]. 基于DSR的电力载波传感器网络路由协议研究[D]. 李芬. 中国石油大学. 2011
[5]. 分布式多级交换系统中队列结构及其负载平衡调度算法研究[D]. 黄平. 华中科技大学. 2006
[6]. 基于WSN的高炉冷却水温差热负荷监测关键技术[D]. 甘立初. 东南大学. 2016
[7]. 分布式交换系统队列结构及调度算法研究[D]. 黄平. 华中科技大学. 2006
[8]. 无线传感器网络地址标识分配方案的研究与设计[D]. 詹俊. 北京邮电大学. 2009
[9]. 无线传感器/执行器网络的体系结构与算法研究[D]. 曹向辉. 浙江大学. 2011
[10]. 无线传感器网络拓扑控制研究[D]. 孟中楼. 华中科技大学. 2009
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