一种基于无标度局域世界演化网络模型的 无线传感器网络拓扑构建

无标度网络具有场景适应性强,且应对随机性打击效果较好等特点.为提高无线传感器网络的抗毁性能,从网络拓扑演化角度入手,构建具有无标度特性的网络拓扑.结合无线传感器网络中每个节点都有其通讯范围的特点,将无标度网络引入到无线传感器网络,且在择优演化过程中,各节点度不得超过设定值,构建基于无标度局域世界演化网络模型的无线传感器网络拓扑,并对模型进行仿真.从结果可明显看出,优化的模型中连边较短,即优化的模型平均最短路径降低,可有效减少数据收发过程中能量的消耗,延长网络生存周期,提高网络抗毁性.     

无线传感器网络中基于无标度特性的拓扑控制算法

针对无线传感器网络中的无标度特性中的抗毁和容错能力差问题进行了研究,提出了一种改进的无标度网络拓扑控制算法(BA Evolution Model,BAEM).通过分析幂率指数对网络容错和拓扑抗毁性的影响,得出在兼顾拓扑容错性的同时最大化网络抗毁性的最优网络拓扑.仿真实验结果表明:改进后的容错拓扑可以保持无标度网络模型对随机故障较强的鲁棒性,同时可以改善无标度网络对蓄意攻击的脆弱性,并延长了网络生命周期.     

两层复杂网络的特性及其抗毁性分析

构建并分析两层复杂网络的特性及其抗毁性.试图寻找两层复杂网络中具有较优抗毁性网络模型的层间链接方式和层内链接方式.基于不同的层内(层间)链接算法构建三类两层复杂网络模型并对其拓扑指标进行分析;基于最大剩余连通分支粒度分析三类复杂网络的抗毁性;通过数值仿真刻画出了具有较优抗毁性的网络拓扑结构及其特性.结果显示:当层间链接概率pn趋于10-3时,三类两层复杂网络的度分布特性均保持单层复杂网络的特性;层间链接概率pn趋于10-1时,无标度算法生成的两层复杂网络逐渐失去无标度性;蓄意攻击和随机攻击策略之下,随机算法构建的两层复杂网络具有较优抗毁性;蓄意攻击策略之下,通过无标度算法和小世界算法构建的两层复杂网络的抗毁性与层间链接概率成正比.     

无线传感器网络能量均衡拓扑模型研究

针对BA模型仅考虑节点寿命对网络拓扑结构影响的现状,考虑到拓扑能量利用率不高会缩短网络生命周期,在分析网络平均剩余能量和通信半径对网络生命周期影响的基础上,提出一种无线传感器网络能量均衡拓扑模型.该模型在拓扑演化过程中,综合考虑节点剩余能量、通信半径和节点度,并引入剩余能量调节参数、通信半径调节参数和节点度调节参数,最终使剩余能量大的节点连接概率更高.理论分析和仿真实验结果表明,该模型不仅具有无标度网络的幂律特性,具有较好的稳定性,且能够均衡节点和网络能耗,延长网络的生命周期.     

关于无线传感网络演化模型抗毁性分析

抗毁性是评价无线传感网络拓扑结构的重要性能之一,如何构建一个健壮的网络显得尤为重要.基于复杂网络理论,提出一种关于节点度、剩余能量、传输距离的网络演化模型,简称DEDA.同时引入了几种适合无线传感网络的指标来评价网络的抗毁性.利用计算机仿真技术,比较了不同模型演化所形成的网络拓扑结构在随机和故意攻击下的抗毁性.实验结果表明,DEDA模型演化形成的无线传感网络在随机攻击和故意攻击下提供了更好的抗毁性.     

基于介度相关性的无标度网络抗毁性研究

复杂网络主要面临随机攻击和选择性攻击,在不同的攻击方式下复杂网络的抗毁性有很大差异。综合考虑复杂网络的抗毁性参数,以节点的度和介数中心性为度量参数,通过5种不同攻击方式对无标度网络的抗毁性进行测试,得到度和介数的实时测量值,动态分析攻击下无标度网络的介度相关性。实验结果表明,无标度网络在ID、RD攻击下介度满足幂律关系,而在IB、RB和随机攻击下不严格满足幂律关系。     

一种基于改进蜂群算法的网络重构技术

空间信息网络在给定拓扑结构和资源受限的情况下,卫星节点间如何优化链路选择,重构网络拓扑结构,使得升级后的空间信息网络具有良好的抗毁性,是非常具有研究价值的问题.本文针对空间信网络拓扑重构问题,综合考虑卫星节点之间的可见性、可连通时间和可连通度等约束条件,建立了卫星网络拓扑链路模型和节点模型并提出基于改进蜂群算法的空间信息网络拓扑重构算法.仿真实验表明,该算法在资源受限的情况下,能够兼顾改善网络的有效性和抗毁性,有效延长网络的生存时间.     

基于复杂网络的车载自组织网络抗毁性分析

针对车载自组织网络（VANET）的抗毁性问题,分析了其在随意攻击和蓄意攻击下网络的抗毁性特征。首先,提出以最大连通度、连通分支平均规模、临界点移除比例及网络效率为评价指标的VANET拓扑抗毁性参数;然后,基于带有车辆换道功能的智能驾驶员模型,应用VanetMobisim仿真软件建立VANET;最后,通过仿真实验分析了网络节点数、通信半径以及攻击模式对VANET抗毁性的影响。实验结果表明由于车辆节点度分布的不均匀性,VANET对随意攻击具有较强的抗毁性,而在蓄意攻击下显得比较脆弱;基于节点介数的蓄意攻击对网络的破坏更快、更强。这些规律为优化VANET拓扑控制、网络协议开发和网络管理提供新的指导。     

无线传感器网络抗毁性

无线传感器网络常因能量耗尽、硬件故障或者遭遇入侵等原因导致节点失效,使得原本连通的网络拓扑分割,甚至导致全局网络受损.因此,研究抗毁性对解决无线传感器网络规模化应用瓶颈具有重要的理论价值.目前有关无线传感器网络抗毁性的研究主要关注以下3个方面:(1)造成无线传感器网络节点失效与网络受损的原因有哪些;(2)如何准确度量无线传感器网络抗毁性;(3)如何有效提升无线传感器网络抗毁性能.文中有针对性地分别从失效成因、测度、提升策略与故障检测和修复等4个方面对有关研究进行归纳和分类,重点分析无线传感器网络抗毁性优化方法,包括路由控制、网络重构和拓扑演化.最后,指出无线传感器网络抗毁性研究未来发展所面临的技术挑战,并就其发展趋势进行探讨.     

一种可自维护的无线传感器网络拓扑控制算法

在温室、救灾等环境监测过程中,无线传感器网络会因频繁发生自然故障和遭受恶意攻击而引起网络可生存性问题,针对这一问题提出了一种可自维护的具有抗毁性的拓扑控制算法。仿真结果表明,该算法能够简单有效地构建并维护容错拓扑结构,在节点失效时保证网络拓扑容错抗毁,使得无线传感器网络具有可生存的能力。     

Energy-aware self-organisation algorithms with heterogeneous connectivity in wireless sensor networks

Heterogeneity of node energy is a common phenomenon in wireless sensor networks. In such node energy heterogeneous sensor network, how to balance the energy consumption is the key problem on extending the lifetime of the sensor network system. An energy-efficient self-organisation algorithm with heterogeneous connectivity based on energy-awareness is proposed. Each sensor node in the network adjusts its own transmission radius based on the local energy information during the constructing and operating phase. Thus heterogeneous network topology, in which the nodes can choose different transmission radius, is formed. In contrast to the homogeneous network model, in which the node carries the same radius, simulation and analysis are conducted to explore the topology characteristics and robustness with different node energy distribution. The degree distribution shows the scale-free property in the heterogeneous model. The proposed network model enjoys higher efficiency of transmitting data, less clustering, higher robustness under node random failures and longer network lifetime than those in the homogeneous ones.     

平均度约束的无线传感器网络拓扑控制

拓扑控制是无线传感器网络中最重要的技术之一.大规模随机部署的无线传感器网络节点,在满足无线传感器网络拓扑连通性的前提下,如何保证网络结构的稀疏性是一个亟待解决的问题,目前已有的研究结果表明当节点密度较大时,得到的网络拓扑复杂,计算路由将严重消耗节点资源.文中提出了一种平均度约束的无线传感器网络拓扑控制,通过增加节点通信半径,约束节点的平均度来解决网络的连通性与网络拓扑的稀疏性之间的矛盾.数值模拟表明:通过平均度约束的无线传感器网络拓扑控制,可减少网络中选出的工作节点数,保证了网络的稀疏性,简化了路由的复杂度,从而延长了网络的生存周期.     

带状无线传感器网络能量高效的节点部署策略

带状无线传感器网络具有特殊的拓扑结构,满足很多重要领域的应用需求。针对带状网络中的能量消耗不均衡问题,分析了带状无线传感器网络在多跳通信时的拓扑结构和能耗模型,在对带状网络进行分簇的基础上,提出一种非均匀的节点部署策略,该策略量化了带状传感器网络中簇内节点的数目关系,并设计了相应的路由协议。仿真结果表明,非均匀的节点部署策略可以缓解带状网络的能量空洞问题,使网络能耗趋于均衡,延长整个网络的生命周期。     

Asymptotically optimal trade-off between local and global connectivity in wireless networks

We analyze large, random network topologies that arise in ad hoc or sensor networks. A fundamental requirement of communication in these systems is reachability, that is, to have a connected network topology. It is known, however, that the price for full connectivity is very high, as it requires unbounded local complexity, i.e., it forces the nodes to have infinitely growing degrees to achieve asymptotic connectivity. This means a lack of scalability, which is known to hold for a quite general class of random network topology models. Therefore, an important step in analyzing the performance of such networks is to explore the trade-off between the fraction of nodes that still belong to a connected component vs. a bound imposed on local connectivity, i.e., on the node degrees. We investigate this issue in a model that is more general than previously investigated random wireless network topology models. In our general model we derive an asymptotically optimal trade-off between node degrees and the fraction of nodes that form a connected component.     

基于小世界模型的WSN簇间拓扑优化方法

针对无线传感器网络节点因能量消耗、硬件故障、通信因素等导致的链路失效问题,提出一种基于复杂网络小世界模型Kleinberg的无线传感器网络簇间拓扑优化方法,该方法依据簇头节点的局部视图ViewList信息中的长链与短链构建WSN簇间拓扑.实验分析表明,利用该方法演化的无线传感器网络拓扑在节点失效概率为0.2时,网络寿命比DECDC提高25%,并具有良好的能量均衡性和较低的消耗代价.该方法构建的拓扑具有较好的容错性和较强的鲁棒性.     

无线传感器网络的连通性问题研究

无线传感器网络的初始配置最优可以减少传感器网络的拓扑变化和降低网络重置的能量消耗.对初始均匀随机分布的无线传感器网络的连通性进行了研究.运用覆盖理论给出了传感器节点的连通度概率分布模型,并在此模型基础上推导出传感器节点的通信半径与期望连通度概率最大之间的关系.仿真结果表明了结论的正确性.     

基于低能耗的无线传感器节点硬件设计方法研究

无线传感技术相对于传统的传感技术具有方便、快捷、成本低等优点.由无线传感器构成的无线传感器网络能够在无人区域内迅速的构建网络拓扑,达到传输探测信息的目的.但由于其传感设备节点功耗受限问题的存在,给无线传感器网络的稳定性及可靠性带来一些问题.主要针对无线传感器网络中的节点功耗受限的问题,将传感器节点分为处理器单元、传感单元,无线传输单元、电源管理单元4个单元进行研究与分析,探讨如何通过合理设计电路来降低设备功耗,提高设备的能量利用率,从而达到提高无线传感器网络的稳定性和可靠性,延长网络生命周期的目的.     

基于能量感知的无线传感器网络拓扑演化

针对无线传感器网络中能源效率的问题,引入复杂网络理论的研究方法,提出基于能量感知无线传感器网络拓扑动态演化模型。在建模过程中考虑到无线传感器网络拓扑变化与节点的度数和剩余能量密切相关,而且网络中节点和链路是有增有减的动态行为,利用连续场理论推导出此模型具有无标度的特征,无标度网络对于节点的随机故障具有较高的鲁棒性。数值计算与实验仿真结果显示,算法可以有效地改善整个网络的结点均衡能耗。