基于节点失效的无线传感器网络容错拓扑控制算法研究

发布时间：2017-12-05 11:15

  本文关键词：基于节点失效的无线传感器网络容错拓扑控制算法研究

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【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是一种能量受限的自组织网络,一般部署在人际罕至的偏远地区,网络中的节点经常会因能量耗尽或环境损毁而失效,失效节点会严重影响网络的性能,且在基于无标度的WSNs中,一个节点的失效极易引发级联失效,级联失效严重时会致使网络瘫痪,因此基于节点失效的WSNs容错拓扑控制研究具有一定的理论实际意义。本文所做的具体研究内容如下:针对较为温和环境下WSNs节点能量耗尽和随机失效问题,首先对网络中节点能量耗尽和随机失效进行分析,建立节点的能量耗尽模型和随机失效模型,然后基于节点的失效模型,构建度分布可调的容错拓扑结构,并分析这两种失效下容错拓扑结构的度分布,而后根据网络需求,求解出网络生存时间最长下的最优网络演化参数值,将所求参数值代入到度分布可调容错拓扑中,即可以得到容忍能量耗尽和随机失效的WSNs容错拓扑。针对危险恶劣环境下WSNs节点随机失效问题,采用无标度网络结构去容忍大比例随机失效节点,考虑无标度结构中度大的节点其能量耗尽较快,提出一种可以容忍能量耗尽和大规模随机失效的WSNs容错拓扑控制算法,首先构建网络节点能量耗尽和随机失效的综合失效概率模型,以网络生命期和网络容错性优化目标求取网络节点度和节点度上限值之间的关系,然后依据无标度本身的异质特性,得到网络节点度与节点度上限值的另一关系式,从而获取最优节点度上限值,以最优节点度上限值构建适应度函数,演化生成容忍大量随机失效和能量耗尽失效的WSNs无标度容错拓扑结构。针对基于无标度的WSNs中级联失效问题,首先构建适用于WSNs的级联模型,然后依据级联失效模型和无标度异质特性,根据概率母函数法求取可以引发大规模级联失效的临界负载,而后通过分析WSNs无标度网络运行中节点的数据流量,获取网络节点的实际负载,提出在网络运行中实际负载小于临界负载即可以预防级联失效的思想,依据此思想,设计一种面向可删除链路WSNs无标度容错拓扑的级联失效控制算法。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】

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1 靳勇;李永明;乐德广;杨宇翔;;AEC-RSSI:一种基于通信距离的WSNs自适应差错控制策略[J];常熟理工学院学报;2010年04期

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本文编号：1254613