无线传感器网络寿命建模与分析

作     者：韩士堃 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯海林

授予年度：2013年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：无线传感器网络 网络寿命 马尔可夫链 退化过程 

摘      要：寿命是无线传感器网络的重要设计指标之一，因而寿命分析和评估是网络设计环节的关键问题，有效的寿命分析方法对于合理利用传感器网络资源具有重要意义。本文给出两种无线传感器网络寿命分析方法： 首先，给出一种一般性的无线传感器网络寿命分析方法。该方法将节点的能量变化过程描述为一个马尔可夫链，建立了单个传感器节点的寿命模型并进一步给出了网络寿命的概率分布。特别地，通过分析计算晶格网络中节点位置对其能耗的影响，计算出了该种网络的寿命分布。此外，本文构建更加一般的马尔可夫链可应用于更加实际的寿命分析。最后通过计算机仿真实验验证了所给方法的有效性。 其次，给出一种基于退化过程的寿命分析方法。该方法首先基于种群动态变化思想建立网络寿命模型，以揭示了网络节点数目的变化规律。进一步以维纳过程分析节点数目变化，得到了单个网络寿命的概率分布，并用极大似然法估算了相关参数。为提高网络寿命估计的精确度，本文还分析了同一类型的网络的寿命，并用贝叶斯方法估计相关参数。最后通过仿真实验验证了所给模型和方法的有效性。