无线传感器网络拓扑特征分析与鲁棒性研究

摘要

随着无线传感网络的快速发展，目前它主要用于物联网、医疗和军事等领域中，因为这种网络技术能够利用自组织的无线机制来实现。而且与传统网络相比较，它本身拥有网络扩展性强、硬件设计简单、低投入等优势。无线通信技术、数字电子技术以及微机电系统（MEMS）技术的高速发展，针对基于大规模传感器节点相互协作的无线传感器网络技术已被成功开发应用。
　　在无线传感器网络中，不仅在该网络中存在大量的网络节点，而且容易受环境因素的影响和干扰，所以在传感器网络中节点的运行会出现不稳定现象。根据上述存在的问题，如何通过利用传感器网络拓扑特征来有效的提高传感器网络的稳定性能，这关系到传感器网络的长远发展。传感器网络是通过将监管、控制和无线通信进行有效整合的网络系统。网络中节点之间联系比较密切，如果受外界环境影响和内部节点故障，网络拓扑机构容易发生畸变。无线传感器网络运行的动态性以及节点关系的复杂性使得网络具有错综复杂的节点变量，对这些复杂的变化用复杂网络的分析方法进行研究有利于从整体上把握无线传感器网络的运行规律。
　　本文主要工作：
　　1.简要概述传感器网络结构特征及现实中的具体应用。对复杂网络结构分类并作简要介绍，对复杂网络幂律分布、谱密度和鲁棒性进行实验仿真分析。基于复杂网络分析方法进而引出适合传感器网络分析的BBV加权网络。
　　2.在BBV加权网络基础上，结合分簇协议、局域世界理论构造传感器网络拓扑结构，借鉴复杂网络拓扑特征分析方法对节点的度、强度、边权重以及谱密度进行分析仿真，证实传感器网络的不均衡性。
　　3.模拟传感器网络中的运行情况，仿真传感器网络在遭受攻击时所表现出的鲁棒特性，从仿真实验的结果中提出增强网络鲁棒性的改进方案并加以验证。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 无线传感器网络概述

1.3 本文内容安排

第二章 基于复杂网络拓扑特征的传感器网络模型

2.1 复杂网络拓扑特征分析

2.2 复杂网络幂律分析

2.3 复杂网络谱密度分析

2.4 复杂网络鲁棒性分析

2.5 BBV网络模型

2.6 本章小结

第三章 无线传感器网络拓扑特征分析

3.1无线传感器网络拓扑模型

3.2传感器网络节点部署

3.3 无线传感器网络路由协议

3.4节点工作模式

3.5传感器网络拓扑构造

3.6传感器网络拓扑分析

3.7本章小结

第四章 基于加权传感器网络鲁棒性研究

4.1传感器网络的鲁棒性

4.2 WSN鲁棒性分析

4.3攻击方式对传感器网络鲁棒性分析

4.4网络负载对传感器网络鲁棒性分析

4.5 网络冗余对传感器网络鲁棒性分析

4.6 本章小结

结论

(一) 研究总结

（二）本文特点与不足之处

（三）研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢