无线传感器网络抗毁性测度模型及网络拓扑优化研究

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无线传感器网络(Wireless SensorNetwork, WSN)是由大量低成本、低功耗、具有信息采集、数据处理和无线通信等功能的传感器节点通过自组织方式形成的网络,广泛应用于军事监视、环境监测、医疗等领域。由于传感器节点的能量、运算能力和通信宽带方面受到一定的限制,尤其是网络被部署在容易受损和无人接触环境时,保证无线传感器网络的抗毁性是进行网络设计时应该优先考虑的问题。因此,对网络抗毁性问题的研究是一个非常重要的课题。本文从建立抗毁性测度模型以及通过网络拓扑优化两个角度来评估和提高网络抗毁性方面做了以下研究:1、基于复杂网络理论中介数中心性和熵的概念,提出了适用于无线传感器网络的介数熵抗毁性测度模型。节点重要性在无线传感器网络的可靠性分析和拓扑结构的设计中具有重要的意义,本文结合无线传感器网络以数据为中心提出了无线传感器网络介数中心性概念,利用该评价方法能有效地对节点重要性进行衡量。在此基础上提出了介数熵抗毁性测度模型,用以反映网络中节点介数中心性的分布情况,从而达到度量网络抗毁性的目的。仿真结果表明了该评价方法的合理性和有效性。2、结合图论中关于割点的描述及无线传感器网络数据流向对网络节点重要性的影响,提出了无线传感器网络割点的概念,该概念充分考虑了Sink节点位置。基于现有对割点判定算法的研究,提出了无线传感器网络割点判定算法。实验仿真表明该算法可以准确的判定出网络中存在的割点。3、无线传感器网络关键节点的失效往往会导致整个网络的崩溃,尤其是无线传感器网络割点,对网络割点加以保护,可以保证网络的连通性,提高网络抗毁性。针对这一问题,提出了一种保护割点的策略:将割点的邻居节点构成2-连通Harary图,与其邻居节点构成局部3-连通图,仿真结果表明该策略可以有效地对割点加以保护,达到提高网络抗毁性的目的。
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