基于復雜網(wǎng)絡(luò)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)演化模型研究

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1、一Ｉ－．．１．．Ｉ＇：＼．１０２９３；公開單位代碼：密級＿＿Ｊ’．，＞＊山．、．考史緣隹碩女訟乂顆＇‘ｆ■＇ｌ’＇ｖ＇．：論文題目：暮子復雜網(wǎng)絡(luò)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)瀉化標型研究■■－／．－．＿．．屯．．號，學３０５３２１８．Ａ．ｉ鉛Ｖ１２１Ｖ，．１＾姓名楊經(jīng)明‘圓Ｉ？．？．．．．，導師乃佑紅教授專業(yè)學位類別工程碩±類型全曰制專業(yè)（領(lǐng)域）控制工程論文提交日期２０１６年４

2、月南京郵電大學學位論文原創(chuàng)性聲明指導下進行的研巧＾作及取得的研究成巧。本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師，論中不包含其他人Ｕ經(jīng)發(fā)巧或撰寫過？盡我所知，除了文中特別加ｙ標注和致謝的地方外．辜過的材料。的研兒成果，也不包含為巧得南京郵電大學或其它教育機構(gòu)的學位或化書而使巧與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻巧已在論文中作了明確的說明井衷示ｒ謝意。一。本人學位論文及涉及相關(guān)資料若巧不實，愿息承巧切相關(guān)的法律責任研巧生簽名：日艦識／／、４呼餐南京郵電大學學位論文使用授權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電大可學可抖化留并向國家有關(guān)部口

3、或化構(gòu)送交論文的這印件和屯子文檔；允許論文被查閱和借閥；Ｌ乂將學手位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索；可拭采用影印、縮印或掃描等甚制段保存、匯編本學位論文。本文電子文檔的內(nèi)容巧紙質(zhì)論義的內(nèi)容相一致。論文的公布（包巧刊登）攝權(quán)南京郵電火學研巧生院辦理。研涉密學位巧生短論文在解密后適用本授權(quán)書。名：７禮名：乃攻＾日期：Ｗ皆采午EvolutionModelsofWirelessSensorNetworksBasedonComplexNetworkTheoryThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPo

4、stsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByYANGJingmingSupervisor:Prof.WANYouhongApril2016摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是一種由眾多傳感器節(jié)點自組織形成的多跳網(wǎng)絡(luò)，是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的重要支撐技術(shù)之一。將復雜網(wǎng)絡(luò)理論引入WSN的建模研究是目前的一個熱點方向。目前基于復雜網(wǎng)絡(luò)的WSN建模仍有不足：構(gòu)建的WSN模型大多在能量效率方面表現(xiàn)一般或者沒有很好的表現(xiàn)出WSN節(jié)點、鏈路在實際應用中的動態(tài)變化特征。文章在仔細分析討論了WSN的拓撲特性的基礎(chǔ)上，提出了

5、兩種構(gòu)建更加高效、更加貼近實際的WSN的方法，并在模型中實現(xiàn)了空間定位功能。本文主要研究成果如下：(1)提出了一種具有小世界特性的WSN演化模型，并研究了節(jié)點的優(yōu)化部署方案。節(jié)點能量的有限性是在進行WSN研究時無法逃避的“攔路虎”。針對這種情況，基于小世界模型，通過引入“超級節(jié)點”組成超級鏈路來作為普通節(jié)點與匯聚節(jié)點通信的可靠捷徑這一方法，構(gòu)建了具有小世界特性的WSN演化模型。論文重點研究了普通節(jié)點、匯聚節(jié)點以及超級節(jié)點的優(yōu)化部署方案。同時，通過與文獻[76]第五章中模型的仿真對比，證明了增設(shè)少量超級節(jié)點構(gòu)造超級鏈路，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度，減少了通信方

6、面的能量開銷，增加了節(jié)點的生存時間，從而提升了整個WSN的壽命。(2)提出了考慮節(jié)點任務重要性的WSN演化模型?；赪SN中新節(jié)點傾向于同剩余能量更多的節(jié)點建立鏈接，以及節(jié)點功率有限，只能與通信半徑內(nèi)的節(jié)點建立鏈接的現(xiàn)象，結(jié)合WSN的內(nèi)在特性，提出了考慮節(jié)點任務重要性的WSN演化模型。該模型除了將節(jié)點所承擔任務的重要性納入考慮外，另外很重要的一點就是在模型設(shè)計之初就考慮了網(wǎng)絡(luò)的脆弱性的改善：通過k的取值來平衡能量消耗和對蓄意攻擊的抵御能力。借助平均場理論，推導發(fā)現(xiàn)該模型的度分布情況介于隨機網(wǎng)絡(luò)和無標度網(wǎng)絡(luò)兩者之間。最后的仿真研究顯示：適度的提高節(jié)點的局域世界規(guī)模

7、可顯著提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?；結(jié)合具體的需求情況，選擇合適的k值，可令該模型在能量效率、生存周期方面表現(xiàn)優(yōu)異，同時還能對惡意攻擊有著較好的抵御能力。(3)在提出的模型中實現(xiàn)空間定位功能。在仔細分析了現(xiàn)有的幾種經(jīng)典WSN定位算法的優(yōu)點與缺點的基礎(chǔ)上，運用DV-Hop算法在新提出的兩種模型中實現(xiàn)了目標節(jié)點的定位。其中，由于基于小世界網(wǎng)絡(luò)的新模型的超級節(jié)點和匯聚節(jié)點的位置信息是已知的，可直接作為錨節(jié)點使用。而基于無標度網(wǎng)絡(luò)的模型則是通過在整個區(qū)域均勻部署錨節(jié)點來實現(xiàn)定位。最終的仿真結(jié)果顯示，DV-Hop算法在這兩個模型中的定位效果較好，誤差較小。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

8、，復雜網(wǎng)絡(luò)，小世界模型，