面向物联网的WSN虚拟骨干网构造问题研究

发布时间：2020-09-15 15:59

　　近年来,物联网已广泛应用于诸多领域,成为国内外热烈讨论和重点研究的问题之一,并且很多国家已经将物联网上升为国家战略的高度。作为物联网底层网络的重要技术形式,无线传感器网络(Wirless Sensor Networks WSNs)承担着链接传统网络的重任,众多的传感器节点是WSNs的组成部分。由于传感器节点一旦失效或突发意外将造成信息传输失败,网络抗毁性较差。为提高网络抗毁性保证信息有效传输,通常在WSNs中构建一个虚拟骨干网(Virtual Backbone Network VBN)。已有的研究工作没有考虑网络寿命和虚拟骨干网规模。因此,本文着重从减少通信开销、延长网络寿命、最小化虚拟骨干网规模三方面出发构造虚拟骨干网。针对部分具有中心管理节点的WSNs能够掌握全局网络的拓扑信息,本文基于网络平均能量指标,以延长网络寿命为宗旨,在D-MCDS算法的基础上提出了一种基于节点权值的集中式最小连通支配集构建算法。算法首先选取权值较大的节点构建一个初始连通支配集,然后在保证VBN连通的条件下,按照一定的规则去除冗余节点构建最小连通支配集。仿真结果表明,该算法与经典的集中式、分布式算法相比,可以得到近似最优解;相比D-MCDS算法,节点平均能量更高,网络寿命延长了近10.3%。针对集中式构造算法需要获取全局网络信息、过程复杂、开销较大的问题,提出了一种基于节点转发因子和能耗的分布式最小连通支配集构建算法。算法首先任意选择一个节点为初始骨干节点,然后采用染色法构建极大独立集;其次根据节点设置的定时器判定节点优先级,选出权值较大的节点作为连接节点,构成连通支配集;最后采用一个小的循环修剪算法去除冗余,最小化VBN的规模。仿真结果表明,该算法与典型的分布式算法相比,不仅能延长网络寿命、近似于最小连通支配集,而且随着网络节点数的增加,发送的消息数虽呈上升趋势,但增加的幅度越来越小,进一步说明该算法适用于规模更大的网络。在算法的执行过程中,只需获取网络的局部节点信息,因此具有较强的分布性。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.44;TN929.5
【部分图文】：

体系结构图,体系结构,无线通信网,网络信息安全

为了支持我国新兴产业的发展，我国政联网产业的投资金额占据比例最高。可以还会以前所未有的速度高速增长、甚至爆网中的应用内的广泛使用，网络信息安全和可靠性等网络的重要技术形式，WSNs 承担着重要底地解决 WSNs 潜在的信息安全隐患，物节点“自组织”形成的无线通信网。在整信息传输到 Sink 节点，然后通过 Sink 节点给客户端。WSNs 的体系结构如图 1-1 所

传感器,能耗模型,信息监测系统,技术挑战

拟骨干网构建算法的理论基础结构、能耗模型、及其面临的技术挑战型。最后提出本文构建 VBN 所遵循的设构进行无线通信而构成的信息监测系统。传无线通信模块、能量供应模块、传感器感器节点既可以将采集到的信息通过互互联网发来的命令消息。

通信模块,能耗,无线通讯,消耗能量

息进行处理和加工。通过控制和协同其它模块来完成数据信息管理、电源管理等工作。无线通信模块负责节点之间的通信，该模块能。上述三个模块正常工作所需的能量均由能量供应模块提供。.2 无线传感器网络能耗模型从节点结构和各模块工作方式可知，能量供应模块为节点正常工作各模块的能耗大小如图 2-2 所示，其中通信模块是主要的耗能模块，处理器模块的能耗还不及通信模块的十分之一。

【参考文献】