發(fā)布時間：2017-04-15 20:13

  本文關鍵詞：基于復雜網(wǎng)絡的WSN拓撲演化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量微型傳感器節(jié)點組成的多跳無線自組織網(wǎng)絡,其拓撲生成機制及自組織演化算法作為連通與覆蓋、拓撲控制、路由及定位等WSN關鍵技術研究的基礎,一直受到學者的廣泛關注。利用復雜網(wǎng)絡理論對WSN拓撲結構動態(tài)特性進行研究分析是現(xiàn)階段該領域熱點課題。本文首先介紹了復雜網(wǎng)絡的特征度量參數(shù)及幾類最基本網(wǎng)絡模型,闡釋了WSN拓撲所具有的復雜網(wǎng)絡特征,將復雜網(wǎng)絡理論的相關應用引入到WSN拓撲演化研究當中。進而立足于復雜網(wǎng)絡理論的概念和原理,對WSN拓撲演化的生成機制和自組織演化模型進行探究,構建出性能優(yōu)化的網(wǎng)絡拓撲,主要創(chuàng)新及工作成果如下:1.構建了基于節(jié)點能量水平的WSN加權無標度拓撲演化模型。節(jié)點能量是影響WSN拓撲結構的關鍵因素,同時復雜網(wǎng)絡中度分布服從冪律形式的無標度網(wǎng)絡拓撲對節(jié)點隨機失效具有極強的容錯能力,因而以無標度網(wǎng)絡模型為基礎來構建具有能耗均衡效應的WSN拓撲結構,極具實際意義。本文以加權無標度(BBV)模型為基礎,創(chuàng)新性的構建節(jié)點能量水平模型,得到節(jié)點能量水平受節(jié)點剩余能量和傳輸路徑長度影響,將兩端節(jié)點能量水平乘積作為構建拓撲的邊權值,得到一種基于節(jié)點能量水平的加權無標度拓撲(Energy Level BBV,EL-BBV)模型。通過理論推導,證明EL-BBV模型的點權、節(jié)點度及邊權均服從冪律分布,具有無標度網(wǎng)絡的容錯性,同時通過MATLAB仿真驗證了該理論推導的正確性;利用MATLAB仿真,驗證EL-BBV模型相較于已有的BA、BBV及EAEM模型,在隨機刪除16個節(jié)點后,網(wǎng)絡中存活節(jié)點數(shù)目仍保持在1/3以上,容錯性更強;在拓撲運行1000輪之后EL-BBV模型節(jié)點能量水平更為集中,差異較小,相較于另外三種模型而言網(wǎng)絡能耗更為均衡,有效的延長了網(wǎng)絡生命周期。該拓撲演化模型的構建及相應仿真分析,為基于無標度網(wǎng)絡的WSN拓撲研究提供了有益探索。2.構建了基于節(jié)點能量水平的WSN局域世界雙向演化拓撲模型。實際應用中的WSN由于節(jié)點本身的局限性,僅與其鄰域內相鄰節(jié)點進行信息交互,網(wǎng)絡拓撲演化符合局域世界演化規(guī)律。本文立足于已有的相關研究,綜合WSN中局域世界的拓撲演化、節(jié)點能量水平以及節(jié)點和鏈路有增有減的雙向動態(tài)變化因素,在無標度網(wǎng)絡拓撲演化的連接策略上充分考慮了隨機加點、隨機去點,隨機去邊等因素,創(chuàng)新性的引入能量擇優(yōu)增長和反擇優(yōu)剔除機制,構建出一種基于節(jié)點能量水平的WSN局域世界雙向演化拓撲模型。通過平均場理論對該模型的度分布進行深入的分析和解釋,利用MATLAB仿真驗證了模型的度分布同樣具有相似于無標度網(wǎng)絡的無標度特質;對取不同局域世界規(guī)模和剔除概率情況下的模型進行仿真,分析模型拓撲結構特性;最后對不同局域世界規(guī)模下的網(wǎng)絡能耗指標進行了仿真分析,給出了對網(wǎng)絡能效有明顯影響效果的局域世界規(guī)模區(qū)間。該拓撲演化模型的構建及相應仿真分析為實際應用中遵循局域世界演化規(guī)律的WSN拓撲研究提供了有益探索。
【關鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡 拓撲演化 復雜網(wǎng)絡 無標度網(wǎng)絡 節(jié)點能量水平
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究的背景及意義11-12
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡概述12-15
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡結構12-13
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡的特點與性能指標13-15
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構15-16
• 1.4 論文主要工作與組織結構16-19
• 第2章 復雜網(wǎng)絡及無線傳感器網(wǎng)絡拓撲演化19-35
• 2.1 復雜網(wǎng)絡概述19-24
• 2.1.1 復雜網(wǎng)絡的提出19
• 2.1.2 復雜網(wǎng)絡研究內容19-21
• 2.1.3 復雜網(wǎng)絡的圖表達21
• 2.1.4 復雜網(wǎng)絡特征參數(shù)21-24
• 2.2 復雜網(wǎng)絡基本演化模型24-32
• 2.2.1 規(guī)則網(wǎng)絡25-26
• 2.2.2 隨機網(wǎng)絡26-27
• 2.2.3 小世界網(wǎng)絡27-29
• 2.2.4 無標度網(wǎng)絡29-32
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡拓撲演化的復雜性32-33
• 2.4 本章小結33-35
• 第3章 基于節(jié)點能量水平的WSN加權無標度拓撲演化分析35-47
• 3.1 節(jié)點能量水平建模36
• 3.2 EL-BBV模型的構建36-38
• 3.3 EL-BBV模型基本特性研究38-42
• 3.3.1 點權特性研究38-40
• 3.3.2 節(jié)點度特性研究40-41
• 3.3.3 邊權特性研究41-42
• 3.4 仿真實驗及分析42-46
• 3.4.1 EL-BBV模型節(jié)點度、點權及邊權特性分析42-44
• 3.4.2 容錯性分析44
• 3.4.3 能耗均衡性分析44-45
• 3.4.4 網(wǎng)絡生命周期比較分析45-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第4章 基于節(jié)點能量水平的WSN局域世界雙向演化拓撲分析47-59
• 4.1 局域世界演化模型介紹47-48
• 4.2 基于節(jié)點能量水平的WSN局域世界雙向演化拓撲模型48-49
• 4.3 模型理論分析49-51
• 4.4 模型的仿真及分析51-56
• 4.4.1 網(wǎng)絡度分布解析52-54
• 4.4.2 網(wǎng)絡直徑解析54-55
• 4.4.3 網(wǎng)絡能量分析55-56
• 4.5 本章小結56-59
• 第5章 總結與展望59-61
• 5.1 總結59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻61-67
• 作者簡介及科研成果67-69
• 致謝69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關鍵詞：基于復雜網(wǎng)絡的WSN拓撲演化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：309164