本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)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(luò)(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(luò),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(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ),一直受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對WSN拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進行研究分析是現(xiàn)階段該領(lǐng)域熱點課題。本文首先介紹了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征度量參數(shù)及幾類最基本網(wǎng)絡(luò)模型,闡釋了WSN拓撲所具有的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征,將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的相關(guān)應(yīng)用引入到WSN拓撲演化研究當(dāng)中。進而立足于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)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(gòu)建出性能優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓撲,主要創(chuàng)新及工作成果如下:1.構(gòu)建了基于節(jié)點能量水平的WSN加權(quán)無標(biāo)度拓撲演化模型。節(jié)點能量是影響WSN拓撲結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素,同時復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中度分布服從冪律形式的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)拓撲對節(jié)點隨機失效具有極強的容錯能力,因而以無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)來構(gòu)建具有能耗均衡效應(yīng)的WSN拓撲結(jié)構(gòu),極具實際意義。本文以加權(quán)無標(biāo)度(BBV)模型為基礎(chǔ),創(chuàng)新性的構(gòu)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(gòu)建拓撲的邊權(quán)值,得到一種基于節(jié)點能量水平的加權(quán)無標(biāo)度拓撲(Energy Level BBV,EL-BBV)模型。通過理論推導(dǎo),證明EL-BBV模型的點權(quán)、節(jié)點度及邊權(quán)均服從冪律分布,具有無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的容錯性,同時通過MATLAB仿真驗證了該理論推導(dǎo)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(luò)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(luò)能耗更為均衡,有效的延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期。該拓撲演化模型的構(gòu)建及相應(yīng)仿真分析,為基于無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的WSN拓撲研究提供了有益探索。2.構(gòu)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(yīng)用中的WSN由于節(jié)點本身的局限性,僅與其鄰域內(nèi)相鄰節(jié)點進行信息交互,網(wǎng)絡(luò)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(guān)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(biāo)度網(wǎng)絡(luò)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(gòu)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(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度特質(zhì);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(jié)構(gòu)特性;最后對不同局域世界規(guī)模下的網(wǎng)絡(luò)能耗指標(biāo)進行了仿真分析,給出了對網(wǎng)絡(luò)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(gòu)建及相應(yīng)仿真分析為實際應(yīng)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(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 拓撲演化 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點能量水平
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(luò)概述12-15
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與性能指標(biāo)13-15
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)15-16
• 1.4 論文主要工作與組織結(jié)構(gòu)16-19
• 第2章 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲演化19-35
• 2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)概述19-24
• 2.1.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的提出19
• 2.1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究內(nèi)容19-21
• 2.1.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的圖表達21
• 2.1.4 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)21-24
• 2.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)基本演化模型24-32
• 2.2.1 規(guī)則網(wǎng)絡(luò)25-26
• 2.2.2 隨機網(wǎng)絡(luò)26-27
• 2.2.3 小世界網(wǎng)絡(luò)27-29
• 2.2.4 無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)29-32
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲演化的復(fù)雜性32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第3章 基于節(jié)點能量水平的WSN加權(quán)無標(biāo)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(gòu)建36-38
• 3.3 EL-BBV模型基本特性研究38-42
• 3.3.1 點權(quán)特性研究38-40
• 3.3.2 節(jié)點度特性研究40-41
• 3.3.3 邊權(quán)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(quán)及邊權(quán)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(luò)生命周期比較分析45-46
• 3.5 本章小結(jié)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(luò)度分布解析52-54
• 4.4.2 網(wǎng)絡(luò)直徑解析54-55
• 4.4.3 網(wǎng)絡(luò)能量分析55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-59
• 第5章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 總結(jié)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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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)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