基于复杂网络的wsn拓扑演化研究

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1、分类号；ＴＰ３９３单位代码；１０１８３研究生学号；２０１３巧２０４６密级：公开響吉林大学硕女学位论文学术学位（）基于复杂网络的ＷＳＮ拓扑演化硏究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｏｐｏｌｏｇｙＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓＢａｓｅｄｏｎＣｏｍｌｅｘＮｅｔｗｏｒｋｐ作者姓名：周沫■？专业？：通信与信息系统研究方向：无线传感器网络指导教师；董颖副教授培养单位；通信工程学院２０１６年６月________________________________________基于复杂网络的W

2、SN拓扑演化研究__________________________________________ResearchonTopologyEvolutionofWirelessSensorNetworksBasedonComplexNetwork______________________________________________________________________作者姓名：周沫专业名称：通信与信息系统指导教师：董颖副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或

3、部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否贝Ｉ。Ｊ，应承担侵权的法律责任吉林大学博或硕±）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期ｆｔ；如年５月兴曰摘要基于复杂网络的WSN拓扑演化研究无线传感器网络(Wirele

4、ssSensorNetworks,WSN)是由大量微型传感器节点组成的多跳无线自组织网络，其拓扑生成机制及自组织演化算法作为连通与覆盖、拓扑控制、路由及定位等WSN关键技术研究的基础，一直受到学者的广泛关注。利用复杂网络理论对WSN拓扑结构动态特性进行研究分析是现阶段该领域热点课题。本文首先介绍了复杂网络的特征度量参数及几类最基本网络模型，阐释了WSN拓扑所具有的复杂网络特征，将复杂网络理论的相关应用引入到WSN拓扑演化研究当中。进而立足于复杂网络理论的概念和原理，对WSN拓扑演化的生成机制和自组织演化模型进行探究，构建出性能优化的网络拓扑，主要创新及工作成果如下：1.构建了基于节点能量水平

5、的WSN加权无标度拓扑演化模型。节点能量是影响WSN拓扑结构的关键因素，同时复杂网络中度分布服从幂律形式的无标度网络拓扑对节点随机失效具有极强的容错能力，因而以无标度网络模型为基础来构建具有能耗均衡效应的WSN拓扑结构，极具实际意义。本文以加权无标度(BBV)模型为基础，创新性的构建节点能量水平模型，得到节点能量水平受节点剩余能量和传输路径长度影响，将两端节点能量水平乘积作为构建拓扑的边权值，得到一种基于节点能量水平的加权无标度拓扑(EnergyLevelBBV,EL-BBV)模型。通过理论推导，证明EL-BBV模型的点权、节点度及边权均服从幂律分布，具有无标度网络的容错性，同时通过MATL

6、AB仿真验证了该理论推导的正确性；利用MATLAB仿真，验证EL-BBV模型相较于已有的BA、BBV及EAEM模型，在随机删除16个节点后，网络中存活节点数目仍保持在1/3以上，容错性更强；在拓扑运行1000轮之后EL-BBV模型节点能量水平更为集中，差异较小，相较于另外三种模型而言网络能耗更为均衡，有效的延长了网络生命周期。该拓扑演化模型的构建及相应仿真分析，为基于无标度网络的WSN拓扑研究提供了有益探索。2.构建了基于节点能量水平的WSN局域世界双向演化拓扑模型。实际应用中的WSN由于节点本身的局限性，仅与其邻域内相邻节点进行信息交互，网络拓扑演化符合局域世界演化规律。本文立足于已有的相

7、关研究，综合WSN中局域世界的拓扑演化、节点能量水平以及节点和链路有增有减的双向动态变化因素，在无标度网络拓扑演化的连接策略上充分考虑了随机加点、随机去点，随机去边等因素，创新性的引入能量择优增长和反择优剔除机制，构建出一种基于节点能量水平的WSN局域世界双向演化拓扑模型。通过平均场理论对该模型的度分布进行深入的分析和解释，利用MATLAB仿真验证I了模型的度分布同样具有相似于无标度网络的无标度特质；对取不同