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无线传感器网络的拓扑控制对于WSN具有重要的理论意义和现实应用价值,可分为两个方面:功率控制和层次拓扑结构控制。层次拓扑控制主要是利用分簇算法,根据一定的原则选择部分传感器节点成为簇头节点,即处于激活状态,由簇头节点构成连通的传感器网络处理和传输数据。本文在分析现有经典的层次拓扑结构控制算法基础上,主要作了以下工作:1.对比分析了LEACH算法、GAF算法和TopDisc算法等。分析了LEACH算法,提出其需要进一步改进以提高其性能;在GAF算法中,针对GAF-FULL算法选择簇头节点步骤时间长的问题,也是可以进行改进的;TopDisc算法也存在有待改进的地方,比如算法开销偏大,没有考虑节点的剩余能量。2.针对LEACH协议稳态阶段的通信机制在特定假设应用场景下延迟时间长和带宽利用率低的问题,提出了Improved STM通信机制。通过性能分析证明了Improved STM通信机制的性能在特定应用场景要求下优于经典LEACH算法稳态阶段的通信机制。3.本文对比分析了GAF算法和GAF-FULL算法,针对GAF-FULL算法选择簇头节点步骤时间长的问题,本文对GAF-FULL算法选择簇头的时序进行优化,提出了改进的Improved GAF-FULL算法。Improved GAF-FULL算法对虚拟单元格中的节点首先进行分组,各组首先选出剩余电量最多的节点,而后各组之间的胜出节点再进行一轮选择。性能分析证明了Improved GAF-FULL算法的有效性。4.在分析现有经典TopDisc算法的基础上,针对TopDisc算法未能参考节点剩余电量选择最佳拓扑的缺陷,本文提出一种改进的基于电量均衡的Power-balanced TopDisc算法,使得剩余能量较少的节点不再担当骨干节点,有利于延长网络的生命周期,从而实现均衡耗能。仿真模拟实验证明了Power-balanced TopDisc算法的有效性。