考虑级联失效的有向WSNs节点重要度评估模型

发布时间：2021-08-09 09:17

　　针对无线传感器网络中关键节点失效引发网络快速崩溃的问题,考虑节点之间存在相互作用且相互作用具有方向性的特征,建立有向网络级联失效模型,推导节点失效后引起的负载震荡状态值.基于经典的PageRank算法,利用失效节点引发的邻居节点平均负载震荡状态值定义节点的初始重要度值,建立节点度择优的分配规则改进PageRank算法的平均分配规则,结合节点层级结构,建立考虑级联失效的有向传感器网络节点重要性分析方法.最后,通过仿真实验验证算法的有效性.实验证明,该方法能有效地评估了有向无线传感器网络节点的重要性,而且当对判定出的关键节点进行保护时,该方法判定关键节点的网络抗毁性明显较强. 

【文章来源】：小型微型计算机系统. 2020,41(01)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

网络分层示意图

其中，Ci是节点i的容量，τ是网络的能力容量参数，表示节点处理额外负载的能力，Li是节点i的初始负载．由图2的有向网络可以看出，当节点i意外失效后，来自其父节点j1,j3的数据将无法流入，同时流出到其子节点j2的数据也将被中断．这就导致父节点j1,j3的负载以一定的分配规则被重新分配给其父节点或其他的子节点，也将导致这些节点因过载而失效，此过程循环进行，直到网络中的再分配节点不出现过载现象．同时，而子节点j2无法接收来自i的数据，会因数据少载而被禁用．最终，这两种失效现象导致大规模网络崩溃．

由表2可知，PageRank算法中重要度值最高的节点是95号节点，而其在NCFD算法中排名仅为第4．在NCFD算法中100号节点重要度值排名第3，而PageRank算法中其排名并未进入前10．这是由于NCFD算法考虑了节点失效后引发的级联震荡的作用．由于95号节点的震荡状态值较93号节点低，所以其重要度低于93号节点，而100号节点的震荡状态值较高，其失效后引发网络级联失效的可能性很大，所以100号节点重要度较高．因此，NCFD算法判定的结果更加全面．图4 节点重要度分布

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于有向通信网络的中间节点重要性评价方法[J]. 张强,龙华,高杰,杜庆治,邵玉斌.  昆明理工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]基于逆向游走的PageRank社交网络影响力度量算法[J]. 郑孝遥,杨文建,鲍煜,罗永龙.  计算机工程与科学. 2015(11)
[4]带有层级结构的复杂网络级联失效模型[J]. 袁铭.  物理学报. 2014(22)
[5]基于相继故障信息的网络节点重要度演化机理分析[J]. 段东立,战仁军.  物理学报. 2014(06)



本文编号：3331799