基于小世界模型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、由于傳感器節(jié)點(diǎn)體積較小、能量有限且不能補(bǔ)充，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究時(shí)面臨的關(guān)鍵問題便是資源有限，通信、計(jì)算、儲(chǔ)存及帶寬傳輸?shù)饶芰κ艿较拗?。小世界網(wǎng)絡(luò)具有集聚系數(shù)較高而平均最短路徑長度較短的特點(diǎn)，存在于眾多現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)添加長程鏈接即捷徑，構(gòu)造具有小世界特性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠有效地提升網(wǎng)絡(luò)的性能。因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)所處環(huán)境復(fù)雜多變，節(jié)點(diǎn)失效是不可避免的，所以研究節(jié)點(diǎn)失效后網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的情況并基于此改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是

2、至關(guān)重要的。網(wǎng)絡(luò)抗毀性描述的就是網(wǎng)絡(luò)在部分節(jié)點(diǎn)失效后維持正常工作的能力，因此需要確定一種衡量無線傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性能的測(cè)度。
　　本文提出了一種基于分區(qū)的均衡能耗模型（PUECM模型），在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中通過添加捷徑構(gòu)建小世界模型。該模型主要針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)特點(diǎn)展開：其一是網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都要將感知處理過的信息發(fā)送給Sink節(jié)點(diǎn)；其二是距離Sink節(jié)點(diǎn)較近的節(jié)點(diǎn)能耗比其他節(jié)點(diǎn)快，其失效極易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)崩潰?；诖?，PUECM模

3、型創(chuàng)建的捷徑都是指向 Sink節(jié)點(diǎn)，且捷徑的端點(diǎn)會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行周期地輪換于不同高級(jí)節(jié)點(diǎn)間。其中，捷徑端點(diǎn)的選擇取決于網(wǎng)絡(luò)中高級(jí)節(jié)點(diǎn)所處的區(qū)域、剩余能量及指向 Sink節(jié)點(diǎn)的角度。首先由高級(jí)節(jié)點(diǎn)地理位置確定備選節(jié)點(diǎn)，然后選擇其中剩余能量最高的節(jié)點(diǎn)最捷徑端點(diǎn)。若存在至少兩個(gè)備選節(jié)點(diǎn)同為能量最高者，則由指向Sink節(jié)點(diǎn)的角度確定捷徑端點(diǎn)。仿真結(jié)果表明PUECM模型不僅具有良好的小世界特性，還可以均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能耗，降低數(shù)據(jù)通信延遲，提高網(wǎng)

4、絡(luò)的整體效率。
　　針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)極易失效問題，本文還提出了一種基于節(jié)點(diǎn)重要度熵的抗毀性評(píng)估測(cè)度，即確定一種衡量基于小世界模型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性的標(biāo)準(zhǔn)。首先評(píng)估網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要性，主要考慮的是小世界理論中衡量節(jié)點(diǎn)重要性的介數(shù)概念及鄰居節(jié)點(diǎn)和鄰邊對(duì)節(jié)點(diǎn)重要性的影響。與其他節(jié)點(diǎn)重要度衡量標(biāo)準(zhǔn)相比，本文提出的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是最全面準(zhǔn)確的。然后借助于熵的概念，確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要度的均勻程度，即網(wǎng)絡(luò)的重要度熵，以此表示網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。仿