复杂网络理论在WSNs中的应用研究

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无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSNs)是一种综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式处理技术和无线通信技术的新一代网络,有着广泛的应用前景。路由技术是无线传感器网络应用的关键技术之一。但是,由于WSNs具有资源有限、拓扑动态变化、以数据为中心、节点数量众多且分布密集等特点,并且某些面向特定的应用还要求网络数据传输具有较低的时延,因此许多传统的路由协议都不再适用。针对这些需求,本文将复杂网络中的小世界模型引入到WSNs的路由设计中,提出了一种基于小世界模型的自适应路由协议MSWR(ModifiedSmallWorldRoutingProtocol)。MSWR协议运用了复杂网络中的小世界理论,在建立路由的过程中,运用小世界网络强连接和弱连接思想来寻找路由,并且在汇聚节点处把N跳(N>2)的弱连接做为较长的捷径加入到无线传感器网络的拓扑结构中,进一步优化了路由算法;通过控制搜索树建立时的跳数,降低了MSWR协议的能耗;同时本文在MSWR协议中提出了节点失效时的路由策略,增加了协议的鲁棒性。MSWR路由协议减少了路由的平均时延,而且降低了节点能耗,使网络中节点的能耗更加均匀,从而大大延长了网络的生命周期。此外,由于传送数据时并不是采用固定的路由,因此MSWR协议也能够很好的适应网络结构的动态变化。仿真结果表明,MSWR协议有效地减少了网络的耗能,降低了数据包传输的平均时延,有利于延长节点和网络的工作寿命,增强网络的健壮性。协议性能优越,算法简单,易于实施,适应性强,具有较强的实用性和应用价值。
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