傳感器網絡瓶頸節(jié)點識別算法及其實現

電子通信論文編號:TX251  論文字數:11682,頁數:35 有開題報告，任務書，程序源碼

目       錄
1 緒論 1
1.1 課題背景及目的 1
1.2 國內外研究狀況 1
1.3 課題研究方法 2
1.4 論文構成及研究內容 2
2 瓶頸節(jié)點 3
2.1 瓶頸節(jié)點概述 3
2.2 概念定義 3
2.2.1定義信宿 3
2.2.2定義多跳 3
2.2.3定義網絡壽命 4
2.2.4定義瓶頸節(jié)點 4
2.3 準瓶頸節(jié)點概念 5
2.4 準瓶頸節(jié)點算法 6
3 二跳準瓶頸節(jié)點概念和算法 8
3.1 準瓶頸節(jié)點算法的缺陷分析 8
3.2 二跳準瓶頸節(jié)點的概念 9
3.3 二跳準瓶頸算法的提出 10
3.4 二跳準瓶頸節(jié)點的時間復雜度分析 11
4 算法性能比較 13
4.1 模擬環(huán)境介紹 13
4.2 改進后算法性能對比 15
4.3 能量消耗速度對比 17
5 結論 18
致謝 18
參考文獻 18
附錄 18
附錄A 一跳準節(jié)點算法實現 18
附錄B 二跳準瓶頸節(jié)點算法的實現 18
附錄C TopDisc三色算法實現 18

摘  要

 無線傳感器網絡中的“瓶頸節(jié)點”是指那些由于隨機部署的原因而不得不成為連接兩個或多個區(qū)域的孤立的節(jié)點。由于這些節(jié)點處于特殊的位置，區(qū)域間傳送數據都必須經過這些節(jié)點，以致其壽命大大小于其它的節(jié)點，一旦這些節(jié)點死亡，網絡將被割裂成不連通的分支，造成網絡不能正常工作，網絡壽命的終結，因此研究這類“瓶頸節(jié)點”有十分重要的意義。由于傳感器節(jié)點計算和存儲能力有限，“瓶頸節(jié)點”很難計算出來。于是[1]中提出一種新的概念“準瓶頸節(jié)點”，并使用分布式算法尋找到這些節(jié)點。
 經過本文分析，這個尋找“準瓶頸節(jié)點”算法并非是優(yōu)化的，算法執(zhí)行的結果包含相當數量的非瓶頸節(jié)點，這類節(jié)點并不是連接兩個或多個區(qū)域的孤立節(jié)點。本文將分析這類非瓶頸節(jié)點的特點，并將其稱為“偽瓶頸節(jié)點”，在此基礎上，分析“準瓶頸節(jié)點”算法的缺陷，隨后本文將根據這些特點提出“二跳準瓶頸節(jié)點”定義，新的定義將消除“偽瓶頸節(jié)點”的影響。然后根據新定義提出與之相對應的算法用于尋找這些“二跳準瓶頸節(jié)點”，并且證明該算法在時間復雜度不超過的情況下找到的節(jié)點更加關鍵和優(yōu)化。本次畢業(yè)設計還將實現一個簡單的模擬器，用于對兩種算法的性能做比較，并測量能量消耗速度，最后得出結論：在無線傳感器網絡中二跳準瓶頸節(jié)點具有最快的能量消耗速度。

關鍵詞：無限傳感網絡；網絡壽命；瓶頸節(jié)點；準瓶頸節(jié)點；二跳準瓶頸節(jié)點

A New Approach to the Bottleneck Problem in Wireless Sensor Network
Abstract
 “Bottleneck Nodes” are those connect two or more areas alone with the reason of the deployment．Due to those particular positions, the data transferred between areas will surely go through those nodes. And then the lifetime of those nodes will obviously less than other nodes. Once those nodes are dead, the network would be divided to several unconnected parts and it means the network can not support the application any more. It is really a challenge to find out those nodes with sensor’s limited capability of calculation. [1] presents a new concept “quasi—Bottleneck Nodes” , and a distributed algorithm to find out all the “quasi—Bottleneck Nodes”.
 In this paper, we will prove that “quasi—Bottleneck Nodes” arithmetic is not optimal, and then we will base the concept described in [1], and present a new concept “two-Hop quasi Bottleneck Nodes”, also we will give the new algorithm and prove that its cost is in .Besides that we will realize a simple simulator for experiment in this paper. The simulator aims at simulating both algorithms and holding a contrast between both algorithms.

 Key Words：Wireless sensor network; lifetime; bottleneck; quasi—Bottleneck Nodes; two-Hop quasi Bottleneck Nodes