基于Voronoi圖的SDSN覆蓋優(yōu)化算法研究.pdf

1、本學(xué)位論文的研究課題來源于國家自然科學(xué)基金“軟件定義傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重配置若干算法研究”（基金號(hào):61471164）。主要工作是對(duì)軟件定義傳感器網(wǎng)絡(luò)（SDSN，Software-Defined Sensor Networks）的覆蓋優(yōu)化問題進(jìn)行研究，提出了基于Voronoi圖的覆蓋優(yōu)化算法和基于節(jié)點(diǎn)剩余能量的覆蓋優(yōu)化算法。對(duì)于基于Voronoi圖的覆蓋優(yōu)化算法，首先設(shè)計(jì)了極小化極大半徑算法(MRA，Minimax Radius Algori

2、thm)，在保證目標(biāo)區(qū)域全覆蓋的基礎(chǔ)上，盡可能地縮小節(jié)點(diǎn)的感知半徑。其次設(shè)計(jì)了休眠算法(SLA，SLeeping-basedAlgorithm)，在不產(chǎn)生新的覆蓋空洞的前提下，設(shè)置盡可能多的節(jié)點(diǎn)的工作模式為休眠。然后結(jié)合了MRA與SLA兩者的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了極小化極大半徑和休眠算法(MSA，Minimax radius and Sleeping-based Algorithm)和基于休眠和極小化極大半徑算法(SMA，Sleeping-bas

3、ed and Minimax radius Algorithm)，采用縮小節(jié)點(diǎn)感知半徑和使節(jié)點(diǎn)休眠的方法盡可能地增加網(wǎng)絡(luò)的工作效率。對(duì)于基于節(jié)點(diǎn)剩余能量的覆蓋優(yōu)化算法，根據(jù)Delaunay三角剖分，設(shè)計(jì)了一種基于節(jié)點(diǎn)剩余能量的半徑優(yōu)化分配方法，在保證目標(biāo)區(qū)域全覆蓋的前提下，均衡網(wǎng)絡(luò)能量分布。最后，分別運(yùn)用仿真工具對(duì)所提的兩種覆蓋優(yōu)化算法進(jìn)行了分析，仿真結(jié)果表明兩種算法均能減少網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，隨著目標(biāo)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，兩種算法減少的網(wǎng)

4、絡(luò)能量消耗比例也增加。
　　本論文共分為五章，主要包含以下內(nèi)容。
　　第一章介紹了課題研究背景以及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，闡明研究課題的意義和用途，同時(shí)簡要介紹主要研究工作及具體章節(jié)安排。
　　第二章首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，Wireless Sensor Networks)的概念和特點(diǎn)，引出軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN，Software-Defined Networks）的概念并簡要介紹了SDN體系結(jié)構(gòu)和SDN控制器，闡述

5、了OpenFlow的工作原理。然后結(jié)合WSN與SDN引出SDSN的概念。最后簡要介紹了SDN其它相關(guān)應(yīng)用。
　　第三章以SDSN為應(yīng)用場(chǎng)景，根據(jù)幾何里面Voronoi圖的概念設(shè)計(jì)了MRA、SLA、MSA和SMA，在保持目標(biāo)區(qū)域全覆蓋的前提下，盡可能減少網(wǎng)絡(luò)的能量消耗并運(yùn)用仿真工具驗(yàn)證了算法的有效性。
　　第四章根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)具有不同的剩余能量，將Delaunay三角剖分的概念引入SDSN覆蓋優(yōu)化算法之中，計(jì)算節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)感知半徑