本文關鍵詞：具有抗毀性的能耗均衡無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制研究

  更多相關文章： 無線傳感器網(wǎng)絡 拓撲控制 抗毀性 能耗均衡 關鍵點 分簇

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡是一種自組網(wǎng),傳感器節(jié)點能量受限,且一般部署在人際罕至的偏遠區(qū)域,節(jié)點能量消耗的不均衡以及網(wǎng)絡抗毀性差,均會縮短網(wǎng)絡的生命期,致使網(wǎng)絡無法完成既定的監(jiān)測任務。因此,研究具有抗毀性的能耗均衡無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法具有一定的理論實際意義。本文所做的具體研究內(nèi)容如下。首先,針對具有強容錯性的無標度拓撲中節(jié)點對選擇性攻擊的脆弱性造成網(wǎng)絡節(jié)點能量消耗不均衡的問題,提出一種能夠均衡網(wǎng)絡能耗、提升網(wǎng)絡抗毀性的無線傳感器網(wǎng)絡無標度拓撲控制算法。算法中研究節(jié)點剩余能量和節(jié)點間距離對網(wǎng)絡生命期的影響關系,將此關系引入到無標度拓撲生成的擇優(yōu)連接機制中,并在網(wǎng)絡拓撲演化過程中考慮網(wǎng)絡中鏈路增減的動態(tài)行為。利用平均場理論分析由此算法演化生成的拓撲具有無標度特性,通過進行仿真實驗,驗證生成拓撲能夠提升網(wǎng)絡抗毀性,均衡網(wǎng)絡能耗。其次,為了判定并保護無線傳感器網(wǎng)絡中的關鍵點,增強網(wǎng)絡抗毀性,綜合分析節(jié)點局域信息和能量因素對節(jié)點重要度的影響規(guī)律,提出一種關鍵點判定算法。在局域信息中,考慮節(jié)點自身度、鄰居節(jié)點度以及節(jié)點的聚集系數(shù)對關鍵點判定的影響,在能量因素中,研究節(jié)點剩余能量和節(jié)點失效后導致網(wǎng)絡能耗的增加值對判定關鍵點的作用。由該算法判定出的關鍵點是全面且有效的,保護由該算法判定所得關鍵點的網(wǎng)絡具有強抗毀性。最后,通過弱化無線傳感器網(wǎng)絡中關鍵點的方法來實現(xiàn)保護關鍵點的目的,均衡節(jié)點和網(wǎng)絡能耗,增強網(wǎng)絡抗毀性,提出一種非均勻分簇算法。該算法利用關鍵點的判定因素,優(yōu)化臨時簇頭的選舉機制,進而利用節(jié)點競爭半徑和通信代價競選真正簇頭的方法進行非均勻分簇,降低網(wǎng)絡中的關鍵點成為簇頭的機率。在完成分簇的基礎上,優(yōu)化蟻群算法,通過對信息素更新方式、節(jié)點間可見度和節(jié)點能量進行數(shù)學建模,得到下一跳節(jié)點的選擇概率,找出最優(yōu)通信路徑,以最小化網(wǎng)絡通信能耗。該算法能夠有效均衡網(wǎng)絡能耗,提升網(wǎng)絡抗毀性,延長網(wǎng)絡的生命期。
【關鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡 拓撲控制 抗毀性 能耗均衡 關鍵點 分簇
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制概述10-12
• 1.2 課題研究背景及意義12-14
• 1.2.1 網(wǎng)絡能耗均衡性12-13
• 1.2.2 網(wǎng)絡抗毀性13-14
• 1.3 課題研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 主要研究內(nèi)容及結構安排17-19
• 第2章 能耗均衡的無線傳感器網(wǎng)絡無標度容錯拓撲控制算法19-38
• 2.1 網(wǎng)絡生命期評估模型19-21
• 2.1.1 能耗模型19-20
• 2.1.2 生命期評估建模20-21
• 2.2 能耗均衡的無標度拓撲控制算法BDDB21-29
• 2.2.1 基礎理論22-24
• 2.2.2 BDDB算法24-26
• 2.2.3 BDDB算法動態(tài)特性分析26-29
• 2.3 仿真實驗與性能分析29-36
• 2.3.1 網(wǎng)絡度分布分析29-30
• 2.3.2 節(jié)點能量均衡效果分析30-33
• 2.3.3 網(wǎng)絡生存時間對比33-34
• 2.3.4 網(wǎng)絡容錯性對比34-35
• 2.3.5 網(wǎng)絡容侵性對比35-36
• 2.4 本章小結36-38
• 第3章 基于局域信息和能量因素的無線傳感器網(wǎng)絡關鍵點判定算法38-51
• 3.1 網(wǎng)絡拓撲結構與判定因素的研究38-42
• 3.1.1 網(wǎng)絡拓撲結構38-39
• 3.1.2 節(jié)點的局域信息模型39-40
• 3.1.3 能量因素模型40-42
• 3.2 關鍵點判定算法KNDA的研究42-44
• 3.2.1 KNDA算法描述42-44
• 3.2.2 KNDA算法復雜度分析44
• 3.3 仿真分析44-50
• 3.3.1 節(jié)點的重要度分布45-46
• 3.3.2 網(wǎng)絡抗毀性對比分析46-50
• 3.4 本章小結50-51
• 第4章 基于關鍵點弱化的能耗均衡無線傳感器網(wǎng)絡非均勻分簇算法51-65
• 4.1 EBUCA分簇51-56
• 4.1.1 非均勻分簇51-55
• 4.1.2 簇頭輪換策略55-56
• 4.2 EBUCA簇間通信優(yōu)化56-59
• 4.3 仿真分析59-64
• 4.3.1 網(wǎng)絡生命期及生存時間對比分析59-61
• 4.3.2 數(shù)據(jù)傳輸量與傳輸可靠性對比分析61-62
• 4.3.3 網(wǎng)絡能耗均衡對比分析62-64
• 4.4 本章小結64-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果72-73
• 致謝73

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃海峰;;智能化、規(guī)�；铀傺葸M 寬帶光網(wǎng)絡能耗壓力陡增[J];通信世界;2011年34期

2 陸星家;丁永生;李龍飛;;面向無線傳感器網(wǎng)絡能耗優(yōu)化研究[J];計算機仿真;2010年03期

3 俞彬;楊光松;黃聯(lián)芬;姚彥;;Ad hoc網(wǎng)絡能耗機制的仿真研究[J];中國新通信;2007年01期

4 王亮;鐘先信;石軍鋒;;無線傳感器網(wǎng)絡能耗平衡策略的研究[J];傳感器世界;2007年03期

5 任淑艷;;減少WSN能耗的相關措施[J];硅谷;2012年17期

6 張法;Antonio Fernandez Anta;王林;侯晨穎;劉志勇;;網(wǎng)絡能耗系統(tǒng)模型及能效算法[J];計算機學報;2012年03期

7 孫霞;梁偉;程宏斌;王海軍;;6LoWPAN網(wǎng)絡能耗性能建模分析[J];微電子學與計算機;2012年11期

8 曹永潔;齊建東;趙燕東;臧哲;;無線傳感器網(wǎng)絡能耗均衡的流量調(diào)節(jié)機制[J];計算機工程;2012年01期

9 伍元勝;郭兵;沈艷;王繼禾;劉云本;劉嘯濱;;面向核心網(wǎng)的多層網(wǎng)絡能耗優(yōu)化方法[J];計算機學報;2013年07期

10 葉娟;劉明;;基于額外節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡能耗均衡機制[J];計算機工程;2008年22期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 丁恩杰;向潔;徐衛(wèi)東;張東光;;關于ZigBee網(wǎng)絡能耗影響因素的仿真與分析[A];煤礦綜合自動化與機電技術[C];2012年

2 錢田芬;周健;王明福;曹成;;無線傳感器網(wǎng)絡能耗淺析[A];計算機技術與應用進展·2007——全國第18屆計算機技術與應用（CACIS）學術會議論文集[C];2007年

3 王成飛;龍飛;孫富春;;基于GSPN的無線傳感器網(wǎng)絡能耗預估模型[A];2007年中國智能自動化會議論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 笑冰;2020年通信網(wǎng)絡能耗將降低90%[N];人民郵電;2013年

2 傳濤;愛立信節(jié)能方案率先商用沃達豐德國[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2007年

3 中興通訊 蔣淳;綠色TD 科技回饋自然[N];人民郵電;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 王海峰;一種基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡能耗研究[D];昆明理工大學;2015年

2 李文攀;基于流量感知的協(xié)同能效無線傳輸方法仿真與實現(xiàn)[D];東北大學;2013年

3 孫雅靜;具有抗毀性的能耗均衡無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制研究[D];燕山大學;2016年

4 李香飛;網(wǎng)絡能耗監(jiān)測系統(tǒng)代理端的研究與實現(xiàn)[D];北京郵電大學;2012年

5 胡風華;基于節(jié)點均勻分布的無線傳感器網(wǎng)絡能耗研究[D];安徽理工大學;2013年

6 范永林;無線傳感器網(wǎng)絡能耗均衡層次路由協(xié)議研究[D];西安理工大學;2009年

7 孫建書;ZigBee網(wǎng)絡能耗優(yōu)化機制的研究與實現(xiàn)[D];北京郵電大學;2015年

8 劉翔;無線傳感器網(wǎng)絡能耗優(yōu)化問題的研究[D];大連理工大學;2011年

9 蘇令永;無線傳感器網(wǎng)絡硬件平臺的研究與實現(xiàn)[D];山東大學;2008年

，

本文編號：746694