無線傳感器網絡能耗均衡拓撲控制研究.pdf

1、無線傳感器網絡中節(jié)點間的能耗不均現(xiàn)象易造成全局網絡癱瘓，成為資源有限網絡的規(guī)?；瘧闷款i。節(jié)點度、節(jié)點與基站的距離和節(jié)點負載的分布不均是造成節(jié)點間能耗不均和網絡級聯(lián)失效的主要原因。本文基于無標度網絡，從建立節(jié)點能耗與度分布的關系模型入手，突破從節(jié)點度、加權和級聯(lián)失效三個方面構建能耗均衡網絡的難題，揭示拓撲的度分布、點權分布以及能量與負載的關系對網絡能耗均衡的影響規(guī)律。同時還研究拓撲構建后關鍵節(jié)點的判定問題，并通過對關鍵節(jié)點的緩解進一步提

2、升網絡的能耗均衡。具體研究工作如下：
　　針對無標度結構中節(jié)點與基站的距離和度分布不均引發(fā)的能耗不均問題，設計圓環(huán)劃分策略，通過均衡圓環(huán)塊之間的能耗來緩解由距離引發(fā)的能耗不均。以環(huán)塊為單位建立能耗模型，將平均最短路徑為橋梁，構建環(huán)塊能耗與度分布的關系模型，并以節(jié)點能量和距離來控制網絡的增長方式，研究網絡度分布對能耗均衡的影響規(guī)律，推導出滿足網絡容錯需求和維持長期穩(wěn)定運行的能耗均衡度分布。
　　在能耗均衡拓撲度分布的基礎上，研

3、究節(jié)點度、節(jié)點權重和介數對節(jié)點負載的影響，建立節(jié)點初始負載和容量模型。在節(jié)點失效后，研究網絡的負載重分配規(guī)則，并尋找由節(jié)點失效引發(fā)級聯(lián)失效的條件，探究抵抗 WSNs拓撲級聯(lián)失效的節(jié)點容量參數與度分布冪率指數和負載參數之間的變化規(guī)律，獲取網絡抗級聯(lián)失效和達到最強魯棒性的負載參數范圍，為構建抗級聯(lián)失效的WSNs能耗均衡拓撲提供基礎。
　　依據抗級聯(lián)失效的參數范圍，研究節(jié)點能耗與節(jié)點負載的變化關系，引入加權和鏈路權值擇優(yōu)連接的拓撲演化機

4、制，利用平均場理論探尋能量參數與其演化拓撲權值分布及度分布的耦合關系，提出一種權值分布及度分布滿足冪率特性的能量異構WSNs能耗均衡加權拓撲控制算法EH-BBV。通過控制EH-BBV算法能量參數，演化出滿足抗級聯(lián)失效和能耗均衡需求的WSNs拓撲。
　　以 EH-BBV算法生成的拓撲為基礎，分別建立 Katz、W-MDD和 W-PageRank多屬性決策函數。采用TOPSIS方法將多屬性決策函數演化為多屬性加權決策矩陣，利用信息熵分