机会传感网络关键节点的评估

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机会传感网络是一种不需要源节点和目标节点之间存在完整路径,利用节点移动带来的相遇机会实现通信的自组织网络。若机会传感网络中某个节点失效,造成整网连通性被严重破坏或网络瘫痪,该节点被称为关键节点。多区域机会传感网络中,区域与区域、区域与Sink节点都是不连通的,而区域与Sink节点之间的通信机会由Ferry节点带来,因此多区域机会传感网络关键节点存在于Ferry节点之中。课题来源于国家自然科学基金项目,针对多区域OSN网络拓扑变化频繁的特点,研究多区域机会传感网络关键节点的评估方法,以便提前采取相应措施,优化网络结构,增强网络的健壮性,为多区域机会传感网络拓扑控制提供参考。论文分析了节点重要度指标、现有关键节点评估方法,介绍了与多属性决策方法相关的理论,提出一种基于博弈论组合赋权理想解方法(Game Theory TOPSIS with Combinational Weighting,GTCW_TOPSIS)的关键节点评估方法。为获取多区域机会传感网络动态拓扑结构信息,采用时间可达图对多区域机会传感网络进行建模,定义了Ferry节点平均度反映其活跃程度,定义了Ferry节点介数中心性反映其对区域与Sink之间消息传输路径的影响,定义了Ferry节点整网消息转发率反映其对整网消息投递的贡献程度,以此作为Ferry节点的三个属性;采用层次分析法确定各属性的主观权重,熵权法确定各属性的客观权重,采用博弈论组合赋权方法确定各属性的组合权重;再基于理想解法评估关键节点。论文在ONE仿真平台上设计了三个典型的实验场景,采用节点移除法验证了GTCW_TOPSIS方法的评估结果的正确性,与TOPSIS方法相比,GTCW_TOPSIS方法具有更好的评估效果;论文对GTCW_TOPSIS评估方法进行了进一步分析,并对Ferry节点各属性间的相关性进行了分析,在此基础上,提出基于马氏距离的GTCW_TOPSIS(Mahalanobis Distance GTCW_TOPSIS,MA_GTCW_TOPSIS)关键节点评估方法,实验结果表明,与TOPSIS方法、GTCW_TOPSIS方法相比,表明了MA_GTCW_TOPSIS方法具有更高的评估精度。
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