传感网中分区的连通优化研究

发布时间：2017-07-02 15:08

  本文关键词：传感网中分区的连通优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子技术的快速发展,无线传感器网络得到了广泛的应用。无线传感器网络是由大量微型传感器节点通过自组织形成的网络,其中连通性是网络通信的基本要求。无线传感器网络中的节点由于自身能量的消耗,及外部因素影响会导致节点出现大规模的失效,从而把无线传感器网络分割成几个独立的不能相互通信的分区,影响网络的服务功能。论文主要从优化的角度,解决无线传感器网络中的分区问题,即在给定的无线传感器网络中,如何用较少的中继节点完成分区间的连通,同时使连通后的网络具有较好的连通性、容错性。主要完成的内容如下:(1)研究了蜘蛛网算法,分析了算法在分区连通过程中的算法思想,并通过实例分析,可以看到算法通过部署大量的中继节点实现分区连通。另一方面研究发现连通后的网络中存在大量割点,任意割点的失效,会导致网络再次陷入分区。为了减少中继节点的数量以及提高连通后网络的容错性,论文在此工作基础上在之后分别针对单连通和双连通问题的解决给出新的研究算法。(2)给出了基于三角形斯坦纳树的分区连通性算法(Connectivity Algorithm in Partition Based on Triangle Steiner Tree,CAPTST)。通过引入斯坦纳点,构造三角形斯坦纳树,同时算法在部署中继节点的过程中,进行了启发式和斯坦纳部署的两次优化,最大化地减少了中继节点的数量,完成网络的连通。实验结果表明,在同等实验参数条件下从中继节点数量、平均节点度和通信跳数三个方面与现有蜘蛛网算法相比,所提算法能够减少分区连通所需的中继节点数量,降低分区间通信的距离与能量消耗,提高网络的性能。(3)提出了分区双连通算法(Double Connectivity Algorithm in Partition,DCAP)。通过计算最佳部署节点的方式在网络中心区域构建骨干多边形,然后分区以两条互不相交的路径与多边形连接,从而实现分区间的双连通。通过与现有具有容错性的分区算法、双连通蜘蛛网算法的对比实验发现,所提算法不仅可以减少部署中继节点的数量,而且更加快速确定中继节点的部署位置,从而提高了分区双连通的时效性。
【关键词】：无线传感器网络 连通性 分区 中继节点
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 研究背景及意义7
• 1.2 无线传感器网络连通问题7-9
• 1.2.1 无线传感器网络概述7-8
• 1.2.2 无线传感器网络连通问题分类8-9
• 1.3 WSN及连通性问题研究现状9-11
• 1.3.1 WSN研究现状9
• 1.3.2 连通性问题研究现状9-11
• 1.4 连通性算法的评价指标11-12
• 1.5 研究工作12-14
• 1.5.1 研究内容12
• 1.5.2 论文结构安排12-14
• 第二章 连通性问题的相关知识14-21
• 2.1 连通性及图论的有关知识14-15
• 2.2 二维区域的凸包算法15-16
• 2.3 研究场景与网络模型16-17
• 2.4 经典 1C-SpiderWeb算法17-20
• 2.4.1 算法思想17-19
• 2.4.2 算法实例分析19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 三角形斯坦纳树的分区连通性算法21-32
• 3.1 斯坦纳树问题21-22
• 3.1.1 应用依据21
• 3.1.2 三角形斯坦纳树21-22
• 3.2 问题描述22-23
• 3.3 CAPTST算法设计23-26
• 3.3.1 初始部署23
• 3.3.2 启发式部署23-24
• 3.3.3 斯坦纳部署24-25
• 3.3.4 检查部署25-26
• 3.4 实例分析26-27
• 3.5 仿真分析27-31
• 3.5.1 仿真环境与参数27-28
• 3.5.2 中继节点数量分析28
• 3.5.3 平均节点度分析28-30
• 3.5.4 通信跳数分析30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第四章 传感器网络中分区双连通算法32-41
• 4.1 问题描述32-33
• 4.2 DCAP算法设计33-35
• 4.2.1 生成骨干多边形33-34
• 4.2.2 单连通部署34-35
• 4.2.3 双连通部署35
• 4.3 实例分析35-36
• 4.4 仿真分析36-40
• 4.4.1 仿真环境与参数36
• 4.4.2 中继节点数量分析36-38
• 4.4.3 平均计算时间分析38-39
• 4.4.4 平均节点度分析39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第五章 主要结论与展望41-43
• 5.1 工作总结41
• 5.2 展望41-43
• 致谢43-44
• 参考文献44-47
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文47

  本文关键词：传感网中分区的连通优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：510391