利用簇收缩策略的传感器节点重要性评估算法

doi:10.3969/j.issn.1001-2400.2015.03.016

J4 ›› 2015, Vol. 42 ›› Issue (3): 90-96.doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2015.03.016

利用簇收缩策略的传感器节点重要性评估算法

刘逵1,2;刘三阳2

(1. 河南师范大学数学与信息科学学院，河南新乡 453002；
2. 西安电子科技大学数学与统计学院，陕西西安 710071)

收稿日期:2014-01-02 出版日期:2015-06-20 发布日期:2015-07-27
通讯作者: 刘逵
作者简介:刘逵(1980-)，男，副教授，西安电子科技大学博士研究生，E-mail: liukui_1980@163.com．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(71271165，61373174)；河南省软科学研究计划资助项目(132400410516)；河南师范大学博士科研启动课题资助项目(qd14137)

Novel sensor node importance evaluation method based on the agglomeration contraction principle

LIU Kui1,2;LIU Sanyang2

(1. College of Mathematics and Information Science, Henan Normal Univ., Xinxiang 453002, China;
2. School of Mathematics and Statistics, Xidian Univ., Xi'an 710071, China)

Received:2014-01-02 Online:2015-06-20 Published:2015-07-27
Contact: LIU Kui

摘要/Abstract

摘要：

针对现有借助移除思想设计的节点重要性评估方法不能准确刻画网络中传感器节点重要性的问题，提出了一种新颖的传感器节点重要性评估算法．该算法利用簇收缩策略来代替传感器节点的移除，进而有效规避了由节点移除而引发的网络拓扑不稳定及断裂等现象．具体步骤是首先凭借谱分析方法找出网络中的原始簇结构，然后借助簇收缩策略找出网络中的重要节点，最后利用超能节点来实现对重要节点的针对性保护，进而达到延长无线传感器网络寿命和增强网络抗毁性的目标．相关仿真也验证了所提算法的有效性．

关键词: 谱分析, 簇收缩策略, 关节点, 无线传感器网络

Abstract:

Node importance evaluation based on removal of nodes and their incident links cannot accurately reflect the importance of the nodes. Because this way may change the topology of wireless sensor networks, and even splits the network into several disconnected parts. To solve this question, we propose a novel node importance evaluation method based on the agglomeration contraction principle. This method does not need to remove the assessment node from the network, and thus this method may not cause the network to be fractured. In this method, with the help of a spectral method, the vital gateway nodes can be obtained by using the nontrivial eigenvectors of the Laplace matrix of the network diagram firstly. After that, by using some super-energy nodes to provide targeted protection for vital gateway nodes in a wireless sensor network, this way can prolong the life of the network and improve the robustness of the system effectively. Above all, this method can reduce the number of evaluation nodes in a wireless sensor network, and decrease the workload of calculation accordingly. Final examples verify its efficiency and the result is consistent with our intuitive judgments.

Key words: spectral method, clustering contraction principle, gateway node, wireless sensor networks

中图分类号:

TN393

刘逵;刘三阳. 利用簇收缩策略的传感器节点重要性评估算法[J]. J4, 2015, 42(3): 90-96.

LIU Kui;LIU Sanyang. Novel sensor node importance evaluation method based on the agglomeration contraction principle[J]. J4, 2015, 42(3): 90-96.

参考文献

［1］余新, 李艳和, 郑小平. 基于网络性能变化梯度的通信网络节点重要程度评价方法［J］. 清华大学学报自然科学版， 2008, 48(4): 541-544.
Yu Xin, Li Yanhe, Zheng Xiaoping. Node Importance Evaluation Based on Communication Networks Performance Grads ［J］. Journal of Tsinghua university: Science and Technology Edition, 2008, 48(4): 541-544.
［2］赵毅寰, 王祖林, 郑晶. 利用重要性贡献矩阵确定通信网中最重要节点［J］. 北京航空航天大学学报, 2009, 35(9): 1076-1079.
Zhao Yihuan, Wang Zulin, Zheng Jing. Finding Most Vital Node by Node Importance Contribution Matrix in Communication Networks ［J］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2009, 35(9): 1076-1079.
［3］郑耿忠, 齐小刚, 刘秋梅, 等. 传感器网络节点重要性评价方法: 中国, CN102196461 B ［P］. 2013-06-12.
［4］ Kazienko P, Musial K, Zgrzywa A. Evaluation of Node Position Based on Email Communication ［J］. Control and Cybernetics, 2009, 38(1): 67-86.
［5］陈静, 孙林夫. 复杂网络中节点重要度评估［J］. 西南交通大学学报, 2009, 44(3): 426-429.
Chen Jing, Sun Linfu. Evaluation of Node Importance in Complex Networks ［J］. Journal of Southwest Jiaotong University, 2009, 44(3): 426-429.
［6］朱涛, 张水平, 郭戎潇, 等. 改进的加权复杂网络节点重要度评估的收缩方法［J］. 系统工程与电子技术, 2009, 31(8): 1902-1905.
Zhu Tao, Zhang Shuiping, Guo Rongxiao, et al. Improved Evaluation Method for Node Importance Based on Node Contraction in Weighted Complex Networks［J］. Systems Engineering and Electronics, 2009, 31(8): 1902-1905.
［7］江禹生, 冯砚豪, 管芳, 等. 无线传感网非测距三维节点定位算法［J］. 西安电子科技大学学报, 2012, 39(5): 140-147.
Jiang Yusheng, Feng Yanhao, Guan Fang, et al. Range-free Three Dimensional Node Location Algorithm for the Wireless Sensor Network ［J］. Journal of Xidian University, 2012, 39(5):140-147.
［8］ Song Xinsheng, Wang Xiaoxiao, Li Aizeng. Node Importance Evaluation Method for Highway Network of Urban Agglomeration ［J］. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2011, 11(2): 84-90.
［9］陈国强, 王宇平. 分解多目标优化揭示复杂网络社区层次结构［J］. 西安电子科技大学学报, 2013, 40(3): 205-211.
Chen Guoqiang, Wang Yuping. Revealing of the Hierarchy Community of the Complex Network by Decomposition Multi-objective Optimization ［J］. Journal of Xidian University, 2013, 40(3): 205-211.
［10］郭世泽, 陆哲明. 复杂网络基础理论［M］. 北京: 科学出版社, 2012: 137-164.
［11］朱艺华, 沈丹丹, 吴万登. 无线传感器网络优化生存时间的动态路由算法［J］. 电子学报, 2009, 37(5): 126-150.
Zhu Yihua, Shen Dandan, Wu Wandeng. Dynamic Routing Algorithms Optimizing Lifetime of Wireless Sensor Networks ［J］. Acta Electronica Sinica, 2009, 37(5): 126-150.

[1]	李明,胡江平,曹晓莉. 异构传感网成本优化的节点部署策略[J]. 西安电子科技大学学报, 2021, 48(4): 11-19.
[2]	黄影,华雨晴. 能量与路径约束的无线传感网络路由优化[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(3): 113-120.
[3]	周杰,徐梦颖,王娇娇,卢毅. 认知无线传感器网络频谱分配的一种改进方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(3): 80-85.
[4]	杨杰,蒋俊正. 利用联合图模型的传感器网络数据修复方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(1): 44-51.
[5]	田强,冯大政,李进,胡豪爽. 一种利用声音能量的两步SDR定位算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2019, 46(4): 16-21.
[6]	甄岩,赵虎. 层次型软件定义无线传感器网络资源调度策略[J]. 西安电子科技大学学报, 2019, 46(4): 87-98.
[7]	卢毅,周杰,万连城. 一种无线传感器网络二维目标覆盖的改进方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2019, 46(2): 101-106.
[8]	方德亮;冉晓旻;李鸥. 一种能量有效的分布式传感器管理算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2017, 44(2): 171-177.
[9]	乔俊峰;刘三阳;齐小刚. 无线传感器网络中基于鲁棒优化的功率控制[J]. 西安电子科技大学学报, 2016, 43(5): 81-87.
[10]	程飞;刘凯;丁文文;时欢;张百戬. 测量报告数据的谱分析压缩算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2016, 43(4): 178-183.
[11]	王爱民;刘永强;张婧;刘衍珩. WSNs中一种寻找最小工作节点集的覆盖算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2016, 43(4): 141-146.
[12]	王晶;张帅;高丹;王营冠. 无线传感器网络分布式同步协议[J]. 西安电子科技大学学报, 2016, 43(4): 105-110+134.
[13]	岳婧;白宝明. 无线传感器网络码分复用方案性能分析[J]. 西安电子科技大学学报, 2016, 43(3): 6-12.
[14]	魏声云;张静;郭虹;李鸥. 改进二进制粒子群优化的节点选择算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2016, 43(2): 150-156.
[15]	张大兴;郭永献;程培涛;高宏伟. 一种陆基微生物燃料电池供电的无线传感器网络[J]. J4, 2016, 43(1): 105-109.

利用簇收缩策略的传感器节点重要性评估算法

Novel sensor node importance evaluation method based on the agglomeration contraction principle

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0