移動WSNs中最優(yōu)二級分簇方案研究及密鑰分配協(xié)議設(shè)計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是通過在一定區(qū)域內(nèi)部署大量無線傳感器節(jié)點，實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測任務的多跳網(wǎng)絡。由于無線傳感器節(jié)點采用電池供電形式，單個節(jié)點能量有限，同時節(jié)點部署環(huán)境惡劣，節(jié)點隨時有被捕獲危險，所以安全和能耗成為制約無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)展的最大瓶頸。
　　目前在無線傳感器網(wǎng)絡中，節(jié)點能耗主要用于數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)上，無線傳感器網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸總跳數(shù)決定了整個網(wǎng)絡的能量消耗水平。傳統(tǒng)上通過引入了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能在一定程度上降低網(wǎng)絡節(jié)點能

2、耗。但目前一級分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)在節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)能力有限；傳統(tǒng)上的無線傳感器網(wǎng)絡密鑰分配協(xié)議不支持節(jié)點位置移動所帶來的密鑰更新功能需求，同時能耗過高，這些都是現(xiàn)在無線傳感器網(wǎng)絡存在的主要問題。本文針對目前移動傳感器網(wǎng)絡能耗過高、密鑰分配協(xié)議不能滿足節(jié)點移動所帶來的密鑰動態(tài)管理需求，做了以下主要工作：
　　引入二級簇首節(jié)點提出了二級分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型。通過理論分析得出了無線傳感器網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸總跳數(shù) E與網(wǎng)絡一、二級分簇層數(shù) k、m和網(wǎng)絡

3、特征值2S/R之間函數(shù)關(guān)系。求出了在理想傳輸模型網(wǎng)絡傳輸跳數(shù)最小時最優(yōu)一、二級分簇層數(shù)k*、m*。并結(jié)合集合覆蓋問題，設(shè)計了移動無線傳感器網(wǎng)絡中的一、二級簇頭選取算法。對比實驗表明，本文提出的二級分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型在數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)上和一級分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型相比能有大幅減少；在數(shù)據(jù)壓縮率上和一級分簇結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡相比也有較大提高，從而能顯著降低網(wǎng)絡能耗。
　　為發(fā)揮最優(yōu)二級分簇網(wǎng)絡模型有效降低網(wǎng)絡能耗的優(yōu)勢，本文將最優(yōu)二級分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型應用于