無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲邊界與瓶頸辨識.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)正在得到越來越多的關(guān)注和研究，其應(yīng)用也在逐漸增多。在大規(guī)模應(yīng)用中，均勻部署的WSN拓撲概貌主要由部署區(qū)域的幾何形狀決定。由于按事先規(guī)劃進行部署的方案基本不予考慮，路由等問題必須在隨機部署完成后進行自組織。為了能從大局上優(yōu)化整體性能，必須首先對WSN的整體概況有所了解，其中拓撲瓶頸和邊界是最重要的整體信息。
　　 本文通過對比發(fā)現(xiàn)，均勻部署的WSN的節(jié)點分布

2、情況和組成物質(zhì)的分子分布情況在微觀上具有一定的相似性。微觀特征相似的累積很有可能導(dǎo)致宏觀特征相似。
　　 為此，本文提出了通過模擬物理過程尋找WSN拓撲邊界和瓶頸的思想。首先尋找到了兩種物理過程，能夠使處在物體幾何邊界和瓶頸位置的分子群表現(xiàn)出特點。本文發(fā)現(xiàn)在封閉有邊界的連續(xù)空間中對物體進行一定的刺激，通過觀察熱傳導(dǎo)過程中某一時刻的溫度場，匯聚到溫度梯度為零但非局部極高溫點的溫度梯度線，可以確定為連續(xù)空間的瓶頸；通過觀察物質(zhì)擴散過

3、程中某一時刻的濃度分布，等濃度線的中斷處可以確定為連續(xù)空間的邊界。
　　 為了辨識WSN的拓撲邊界，本文提出了一種僅依賴節(jié)點間相鄰關(guān)系的分布式算法。算法首先在WSN中模擬物質(zhì)擴散過程，建立虛擬的物質(zhì)濃度分布，然后通過比較WSN各個節(jié)點的虛擬物質(zhì)濃度值，在WSN中建立起近似等濃度線，再通過判斷近似等濃度線的中斷點，最終辨識出WSN的邊界節(jié)點。該算法的結(jié)果為下一步確定WSN瓶頸提供了必要的前提條件。
　　 為了識別WSN的拓

4、撲瓶頸，在WSN拓撲邊界已經(jīng)確定的前提下，本文提出了一種僅依賴節(jié)點間相鄰關(guān)系的分布式算法。首先在WSN中模擬熱傳導(dǎo)過程，建立虛擬的溫度場，然后通過各節(jié)點在鄰節(jié)點中選擇虛擬溫度值最高的作為父節(jié)點的步驟，在WSN中形成若干拓撲樹，最后各節(jié)點通過判斷其鄰節(jié)點中是否有屬于不同拓撲樹節(jié)點，最終識別出WSN的瓶頸節(jié)點。
　　 本文所提出的算法，思想清晰，易于理解；算法前提簡單，有廣泛的應(yīng)用的潛力。算法的輸出結(jié)果，反映了WSN拓撲結(jié)構(gòu)和WSN