能耗均衡的无线传感器网络无标度容错拓扑模型

网络生命期是衡量无线传感器网络性能的重要指标,无标度拓扑对节点随机失效的强容错性在一定程度上能够延长网络生命期,但是其拓扑结构的不均匀会造成网络能耗的不均衡.为此,针对无标度拓扑能耗不均衡导致网络生命期缩短的问题,该文考虑节点剩余能量和节点间距离,建立能耗模型,根据此模型评估网络的生命期,分析节点能量和节点间距离对网络生命期的影响,得出网络生命期与节点能量正相关,与节点间距离负相关的关系.将此关系应用于无标度拓扑演化规则的择优连接机制中,提出一种能够均衡网络能耗的无线传感器网络容错拓扑动态演化模型.在建模过程中,将节点剩余能量与节点间距离的比值作为适应度函数,并考虑网络拓扑变化时存在的链路增减的动态行为,利用平均场理论分析此演化模型节点度分布的幂率特性,最终得到一个具有无标度特性的容错拓扑.在MATLAB仿真平台下,分析由所提演化模型形成拓扑的度分布形式,验证出该拓扑的度分布服从幂率特性.同时,将此模型与其他经典模型进行网络性能对比分析,验证出该模型不仅能够均衡节点和网络的能量消耗,延长网络的生命期,还能够增强网络的容错和容侵能力.

无线传感器网络中无标度拓扑的动态容错性分析

增强网络的动态容错性对于抵御级联失效具有重要的现实意义.根据无线传感器网络无标度拓扑中节点可变负载和恒定容量的特点建立级联失效模型,在随机节点失效下研究负载参数和拓扑参数对其级联失效容错性的影响规律,解析推导出该网络大规模级联失效的承载极限,同时模拟结果发现该网络的级联失效容错性与其度分布系数和幂指数正相关.这为从参数优化角度抵御随机节点失效下无线传感器网络无标度拓扑级联失效危害提供了依据.

一种强容侵能力的无线传感器网络无标度拓扑模型研究

针对无线传感器网络无标度拓扑容侵能力差的问题,本文借助节点批量到达的Poisson网络模型,提出了一种具有容侵优化特性的无标度拓扑模型,并在构建拓扑时引入剩余能量调节因子和节点度调节因子,得到了一种幂率指数可以在(1,+∞)调节的无标度拓扑结构,并通过网络结构熵优化幂率指数,得出了具有强容侵特性的幂律指数值.实验结果表明:新的拓扑保持了无标度网络的强容错性,增强了无标度网络的容侵性,并具有较好的节能优势.

一种能耗均衡的无线传感器网络加权无标度拓扑研究

针对无线传感器网络节点能耗不均衡问题,通过对节点生命期建模,得出节点生命期受节点剩余能量和通信距离的影响,进而将两端节点生命期作为构建拓扑时边权重的影响因子,通过边权重控制节点权重,最终得出了一种能耗均衡的无线传感器网络加权无标度拓扑模型,并理论证明了该模型的点权、边权和节点度均服从幂律分布.实验结果表明,该模型具有无标度拓扑的强容错性,并有效的均衡了网络中的节点能耗,延长了网络的生命期.

基于综合故障的无线传感器网络无标度容错拓扑模型研究

针对无线传感器网络实际应用中遇到的环境损毁和能量耗尽的问题,本文首先对网络综合故障进行建模,获取满足综合故障容忍能力和网络生命期双重需求的网络节点度和节点度上限值的取值规律,并结合由无标度特征导出的两者关系,从而求得最优节点度上限值,最终引入关于节点度上限值的适应度函数,提出了容忍环境损毁和能量耗尽综合故障的无标度容错拓扑演化模型.仿真实验结果表明,该模型演化生成的无标度拓扑对环境损毁和能量耗尽具有较好的容错性,并能够有效地延长网络生命期.

分簇无线传感器网络级联失效抗毁性研究

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)级联失效对象多以对等平面结构为对象,但在现实情形中,多数无线传感器网络采用典型分簇结构进行数据采集与传递.因此,考虑分簇传感器网络中节点所拥有连接的异质性,引入感知负载与中继负载等概念,建立分簇级联失效模型,探讨分簇无标度网络和分簇随机网络的级联失效抗毁性能与模型关键参数之间的关联特征,并研究如何选取合适的簇头节点扩充容量达到抑制网络级联失效规模的目的.数值模拟与理论分析结果表明:分配系数A与网络级联失效性能正相关,簇头比例p与网络抗毁性能负相关.当调节参数α=1时,网络级联失效抗毁性能达到最优;当调节参数α<1时,选取簇-簇连接度较小的簇头节点扩充容量能够更为有效地提升网络级联失效抗毁性能;当调节参数α>1时,选取簇-簇连接度较大的簇头节点扩充容量抗毁性能提升效果更为明显;当调节参数α=1时,网络级联失效规模与簇头选取策略无关.

用户需求行为对互联网动力学整体特性的影响

由Internet构成的复杂网络的动力学特性主要受到用户需求行为的影响,具备时域的统计规律性.通过对区域群体用户需求行为的时域实验统计分析,发现用户对Web网站的访问频度及其生成的二分网络的入度分布也呈现幂律分布和集聚现象,其幂指数介于1.7到1.8之间.建立了虚拟资源网络VRN和物理拓扑网络PTN双层模型,分析了双层模型映射机理,并对网络用户需求行为进行建模.虚拟资源网络VRN对物理拓扑网络PTN映射过程的不同机理,模拟了Internet资源网络到物理网络的不同影响模式.幂律分布的用户需求特性会引起物理网络性能参数相变的左移,通过将具有高幂律特征的小子集对物理拓扑网络进行分布式映射,其网络性能参数相变点明显右移,从而揭示了可以依靠高幂律小子集节点的分布式映射机理来改善Internet物理网络的性能.