能耗均衡的无线传感器网络无标度容错拓扑模型_刘浩然.pdfVIP

网络出版时间：2016-04-05 12:39:47 网络出版地址：/kcms/detail/11.1826.tp1239.008.html 第 39 卷 计 算 机 学 报 Vol.39 2016 论文在线出版号 No.71 CHINESE JOURNAL OF COMPUTERS Online Publishing No.71 能耗均衡的无线传感器网络无标度容错拓扑 模型 刘浩然 1),3) 孙雅静 2) 刘彬 2),3) 韩 丽 1) 尹荣荣 1),3) 1)( 燕山大学信息科学与工程学院 秦皇岛 066004) 2)(燕山大学电气工程学院 秦皇岛 066004) 3)(燕山大学河北省特种光纤与光纤传感重点实验室 秦皇岛 066004) 摘 要 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，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，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，分析由所演化模型形成拓扑 的度分布形式，验证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。 关键词 无线传感器网络；能耗均衡；网络生命期；无标度拓扑；适应度函数 中图法分类号 TP393 论文引用格式 刘浩然,孙雅静,刘彬,韩 丽,尹荣荣, 能耗均衡的无线传感器网络无标度容错拓扑模型，2016 ，Vol.39 ：在线出版号No.71 LIU Hao-Ran,SUN Ya-Jing,LIU Bin,HAN Li,YIN Rong-Rong, Energy Consumption Balanced Scale-free Fault-tolerant Topology Model for Wireless Sensor Networks, Chinese Journal of Computers,2016, Vol.39: Online Publishing No.71 Energy Consumption Balanced Scale-free Fault-tolerant Topology Model for Wireless Sensor Networks LIU Hao-Ran1),3) SUN Ya-Jing2) LIU Bin2),3) HAN Li1) YIN Rong-Rong1),3) 1)(School of informatio