基于能量感知的无线传感器网络拓扑演化.pdf

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1、第23卷第12期传感技术学报V01．23No．122010年12月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSDee．2010TopologyEvolutionBasedonEnergy-AwareinWirelessSensorNetworksLUOXiaojuan，YUHuiqun(D@anmemofComputerScienceandEngineering，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai20023，Chins)Abstract：Forene

2、rgyefficiencyinwirelesssensornetworkscomplexnetworkstheoryisintroducedinthispaper．，AdynamictopologyevolvingmodelbasedOnenergy—awareforWSNsisproposed．Wenotonlyconsiderthenodeconnectivityandremainingenergyofeachsensornode，butalsointroducetheadditionofnewlinksandthereduc．tion

3、ofsomeoldlinks．Usingthecontinuumtheory，theexpressionofthescale—freedegreedistributionforWSNsisobtained．Scale—freenetworkhasgoodrobustnessagainsttherandomattack．Numericalcalculationsandsimulationresultsshowthatourproposedtopologymodelmaketheenergyconsumptioninthewholenetwor

4、kmorebalanced．Keywords：wirelesssensornetwork；energy—aware；complexnetwork；topologyevolutionEEACC：6150Pdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．12．026基于能量感知的无线传感器网络拓扑演化串罗小娟，虞慧群(华东理工大学信息学院，上海200237)摘要：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

5、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。关键词：无线传感器网络；能量感知；复杂网络；拓扑演化中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)12—1798—05无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，度网络模型¨，无标度网络对于节点的随机故障具WSNs)是由部署在检测区域内大量的传感器节点组有较高的鲁棒性。复杂网

6、络理论为建立稳健、高效成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的的无线传感器网络的动态拓扑结构提供一种新的思网络系统，并通过网络将监测数据传送到接收站进路与方法。行处理。随着微电子技术、通信技术和计算机技术目前，各种基于能量感知和容错的拓扑控制算的飞速发展，WSNs在军事和民用各个领域都得到法已应用于无线传感器网络中，Younis等提出了一广泛应用I2J。无线传感器网络由于受到资源约束种基于簇的构造K一连通网络的方法来控制恶劣环的限制，系统的首要设计目标是能源的高效使用，以境下传感器网络的拓扑结构¨。文献[12]通过节最大化网络的生命周期

7、L3J。如何从系统的角度建点冗余的思想提出一个构建容错的拓扑控制算法。立稳健、高效的网络拓扑一直是研究人员的难题。文献[13]基于能量有效提出一个低延迟的可靠数从20世纪末以来，复杂网络已成为各学科领域重要据传输算法。ShaochunLi等在启发机制思想的基的分析工具和研究手段，复杂网络以系统学的观点础上结合层次型拓扑控制分簇思想设计了一种自适来研究客观世界中存在的大规模网络，如Internet应的混合型拓扑控制算法。然而这些方法都没网络、社会关系网络、科学家合作网络、软件工程系有从网络演化和度分布的角度来研究构建能量有效统等-9]。Bar

8、abasi和Albert从动态的、增长的观和容错的网络拓扑结构。文献[15—18]从网络演点提出了的复杂网络具有幂律度分布的形成机理，化角度来分析无线传感器网络的拓扑控制，针对无