本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別技術(shù)研究

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【摘要】：復(fù)雜性科學(xué)的快速發(fā)展使得作為其中重要研究分支的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論也逐漸成為研究熱點(diǎn)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論是抽象出來的一種研究工具,它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在了許多學(xué)科,如生物、化學(xué)、材料以及其他應(yīng)用領(lǐng)域,同時(shí)其研究成果又反過來被用于各個(gè)領(lǐng)域的研究�，F(xiàn)實(shí)世界中諸如交通網(wǎng)、社交網(wǎng)、電力網(wǎng)等等無一不是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究中,網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別方法是很重要的一部分,對(duì)于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全具有重要意義。可以通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)施單獨(dú)的保護(hù)措施以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性,也可以通過蓄意攻擊網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)使全網(wǎng)遭到破壞。因此,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的識(shí)別技術(shù)研究對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展具有重要理論推動(dòng)作用,同時(shí)在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中也具有重要應(yīng)用價(jià)值。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中的重要部分。作為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種實(shí)體,無線傳感器網(wǎng)絡(luò),不僅具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)如節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大、網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征,更有其自身的獨(dú)特特點(diǎn),如所處環(huán)境惡劣且能量有限容易造成節(jié)點(diǎn)失效、節(jié)點(diǎn)無法更換電源等。因此,布點(diǎn)之前確定好關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),從而對(duì)這些節(jié)點(diǎn)實(shí)施單獨(dú)保護(hù)措施或單獨(dú)撒點(diǎn)或增加額外電源等,有利于提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率、增強(qiáng)抗毀性,從而延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。由此可見,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別技術(shù)研究對(duì)實(shí)際應(yīng)用具重要價(jià)值。本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論,對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別展開研究,針對(duì)現(xiàn)有方法在量化節(jié)點(diǎn)重要程度上的不足,首先提出了度指數(shù)和介指數(shù)來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性的評(píng)估,然后通過引入層次分析法并結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),在節(jié)點(diǎn)權(quán)重的量化、評(píng)估指標(biāo)的選取以及指標(biāo)權(quán)重的分配等方面進(jìn)行優(yōu)化,形成了本文所提出的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別算法-DB-AHP算法。通過經(jīng)典的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真表明,本文所提出的DB-AHP算法與現(xiàn)有方法的度、介數(shù)或單一運(yùn)用任意一種方法相比在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的識(shí)別上綜合性更強(qiáng),更為合理。本文的主要工作包括以下內(nèi)容：第一,對(duì)目前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中已有的挖掘網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的方法作了詳細(xì)分析研究。針對(duì)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法中已有識(shí)別方法忽略了網(wǎng)絡(luò)的整體特性、不能量化節(jié)點(diǎn)在全網(wǎng)中的重要程度權(quán)重值、無法量化節(jié)點(diǎn)相比另一節(jié)點(diǎn)的重要性程度值的不足,提出了兩個(gè)優(yōu)化了度和介數(shù)的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)估指標(biāo)：度指數(shù)和介數(shù)指數(shù)。第二,基于度指數(shù)(Degree Exponent)和介數(shù)指數(shù)(Betweenness Exponent),結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),本文將決策論中的層次分析法引入到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中,提出了一種針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別算法——DB-AHP,該算法充分利用層次分析法進(jìn)行決策時(shí)的定性判斷和定量分析的優(yōu)勢來分配關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重,使得最終結(jié)果更加科學(xué)和合理。DB-AHP算法所得的節(jié)點(diǎn)重要性排序結(jié)果量化了節(jié)點(diǎn)占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重,量化了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)相比另一節(jié)點(diǎn)的重要性權(quán)重。同時(shí),算法考慮了多個(gè)評(píng)估指標(biāo)作為影響節(jié)點(diǎn)重要性的因素,避免了單一方法的片面性和評(píng)價(jià)不準(zhǔn)確性,又將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量作為一項(xiàng)重要指標(biāo)考慮在內(nèi),方法更具針對(duì)性。第三,實(shí)驗(yàn)時(shí)同時(shí)選擇復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的典型模型——隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型和小世界網(wǎng)絡(luò)模型。選擇這兩個(gè)具有代表性的模型表明針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本文所提DB-AHP算法具有普適性。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型中,度指標(biāo)評(píng)價(jià)出的結(jié)果不合理值有20個(gè),介數(shù)評(píng)估出的結(jié)果不合理值有26個(gè),各節(jié)點(diǎn)的流量評(píng)估結(jié)果的不合理值有4個(gè),而DB-AHP得出的結(jié)果的不合理值只有1個(gè)；小世界網(wǎng)絡(luò)模型中,度指標(biāo)評(píng)價(jià)出的結(jié)果不合理值有27個(gè),介數(shù)評(píng)估出的結(jié)果不合理值有27個(gè),各節(jié)點(diǎn)的流量評(píng)估結(jié)果的不合理值有31個(gè),DB-AHP方法得出的結(jié)果的不合理值為20個(gè)。不管是哪一種模型,DB-AHP算法所得的不合理值都是最小的。而在小世界網(wǎng)絡(luò)模型中的不合理值比隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型中的不合理值大,是因?yàn)槎取⒔閿?shù)、流量評(píng)估的不合理值比較大造成的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的DB-AHP算法將網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)對(duì)本節(jié)點(diǎn)的影響考慮在內(nèi),考慮了網(wǎng)絡(luò)的整體性,量化節(jié)點(diǎn)相比另一節(jié)點(diǎn)的重要程度以及各節(jié)點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別,相比運(yùn)用單一方法和雖然運(yùn)用多種方法,但未引入度指數(shù)和介數(shù)指數(shù)時(shí)更準(zhǔn)確有效,尋找出的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)更加全面合理。另外,本算法不用刪除網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)或邊,不會(huì)破壞網(wǎng)絡(luò),不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。因此,本文提出的DB-AHP方法與現(xiàn)有的挖掘無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的方法比較更加綜合全面、安全可靠。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 度指數(shù) 介數(shù)指數(shù)
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5;O157.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文研究的內(nèi)容及目標(biāo)11-12
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)12-14
• 第2章 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論14-24
• 2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)簡介14-16
• 2.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的基本演化模型16-19
• 2.2.1 規(guī)則網(wǎng)絡(luò)模型16-17
• 2.2.2 隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型17
• 2.2.3 小世界網(wǎng)絡(luò)模型17-18
• 2.2.4 無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)18-19
• 2.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別技術(shù)19-23
• 2.3.1 節(jié)點(diǎn)重要性及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)研究方法概述19
• 2.3.2 幾種節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)估指標(biāo)19-22
• 2.3.3 三種關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別算法對(duì)比22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)24-30
• 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)24-25
• 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征25-27
• 3.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的差異性25-26
• 3.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性26-27
• 3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)27-28
• 3.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用28-29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第4章 一種WSN關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別算法——DB-AHP30-40
• 4.1 度指數(shù)、介數(shù)指數(shù)30-33
• 4.1.1 度指數(shù)(Degree Exponent)30-32
• 4.1.2 介數(shù)指數(shù)(Betweenness Exponent)32-33
• 4.2 DB-AHP算法33-39
• 4.2.1 層次分析法(AHP)33-35
• 4.2.2 DB-AHP算法的思想和實(shí)現(xiàn)35-39
• 4.3 本章小結(jié)39-40
• 第5章 DB-AHP復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型仿真實(shí)驗(yàn)40-53
• 5.1 PAJEK仿真平臺(tái)40-41
• 5.2 WSN的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型仿真實(shí)驗(yàn)41-45
• 5.3 WSN的小世界網(wǎng)絡(luò)模型仿真實(shí)驗(yàn)45-48
• 5.4 兩種網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)驗(yàn)分析研究48-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 第6章 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 總結(jié)53-54
• 6.2 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士期間發(fā)表文章59

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王林;張婧婧;;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的中心化[J];復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué);2006年01期

2 張成才;齊小剛;;基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特征度量分析[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2010年11期

3 王光增;曹一家;包哲靜;韓禎祥;;一種新型電力網(wǎng)絡(luò)局域世界演化模型[J];物理學(xué)報(bào);2009年06期

4 李樹彬;吳建軍;高自友;林勇;傅白白;;基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的交通擁堵與傳播動(dòng)力學(xué)分析[J];物理學(xué)報(bào);2011年05期

5 譚躍進(jìn);吳俊;鄧宏鐘;;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)估的節(jié)點(diǎn)收縮方法[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2006年11期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳慶初;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同步與傳播動(dòng)力學(xué)研究[D];上海大學(xué);2011年

2 李暉;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2007年

3 劉明;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源異構(gòu)及能效管理研究[D];華中科技大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：795584