动态无线网络拓扑发现研究

一、研究目标

1.解决动态无线网络的基数估计

基数估计,即使用统计推断方法计算大规模匿名图中的结点数。然后对这些节点进行分类,分析网络的逻辑连接,从而识别出网络拓扑。

2.WSN中拓扑发现问题(异构网络的TopDisc)

无线传感器网络是由众多具有通信和计算能力的传感器节点用无线通信方式连接而成,节点具有低成本、低功耗、协同合作等功能。传感器网络中的拓扑控制按照研究方向分为:节点功率控制和层次型拓扑控制组织。在层次型拓扑控制方面主要的算法是TopDisc算法。此算法中提出了两种节点标记算法:三色算法和四色算法。TopDisc算法构成的层次型网络的灵活性不强,重复执行算法的开销过大,且没有考虑到节点的剩余能量问题。

3.基于移动代理的的拓扑发现研究

主要考虑网络中移动代理的数目、布局。利用上述提到的基数估计计算出网络中移动代理的数目,考虑对此网络中的节点聚类(分域),域内如何安排代理以及如何处理代理的移动问题(即管理节点能量不足时代理如何移动)。

4.搭建辅助计算工具或开发软件测试改进方法的有效性、可行性以及准确性。

二、基础工作

1.全面总结了网络拓扑发现技术并系统的比较了一些拓扑发现经典方法,针对其网络拓扑结构、方法分类、评价标准、相关技术、需要考虑的问题等进行理论学习。

2.WSN中TopDisc算法的学习

TopDisc算法是一种基于图论的最小支配集问题的经典算法,利用颜色来描述节点的状态。它主要是靠延时机制来实现对整个无线传感网络的划分,时延主要是依据节点间距离作为依据,因为节点之间的距离直接决定通讯能量消耗的水平。TopDisc构建的网络灵活性不强、重复执行算法的开销过大和没有考虑剩余节点能量等缺点。

3.无线网络基数估计的学习

基数估计的基本思想:只查询一小部分节点来推断关于整个网络状态的信息。(数据淹没、随机移动等)
主要参考文献:
[1]Douik A, Aly S A, Alnaffouri T Y, et al. Robust Node Estimation and Topology Discovery Algorithm in Large-Scale Wireless Sensor Networks[J]. Mathematics, 2015.
[2]Aly S A, Kong Z, Soljanin E. Fountain Codes Based Distributed Storage Algorithms for Large-Scale Wireless Sensor Networks[C]// International Conference on Information Processing in Sensor Networks. IEEE, 2009:171-182.
[3]Kong Z, Aly S A, Soljanin E. Decentralized Coding Algorithms for Distributed Storage in Wireless Sensor Networks[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2009, 28(2):261-267.

4.基于移动代理的拓扑发现学习

移动代理可以在复杂的网络系统中自主的从一台主机移动到另一台主机,并可以选择何时、何方向移动,在移动中它可以根据需要挂起其运行,然后到网络的其它地方重新开始或继续其运行。移动代理主要的思想是将处理分布化,即把需要处理的程序段分发到数据源所在节点或附近的节点上执行,最终只需要把处理结果返回即可,而不是将所有数据都收集到一个节点集中处理,这样有效地节约了网络的带宽,增强了网络处理的并行度和实时性。

移动代理目标是为每个节点尽可能的收集与拓扑相关的信息,并进行定期的分发和更新。节点和移动代理之间互相更新消息,为路由选择提供参考,并选出移动代理的下一跳节点。移动代理内保存一个历史档案,记录每个节点最后一次被访问的时刻,移动代理选择最长时间没有被访问过的节点作为下一跳。

例如:当一个Adhoc网络规模较大时,存在收敛速度慢、控制开销大、路由经常中断等问题,因此为了提高网络的性能,大型的Adhoc网络通常采用分区域管理的模式,即依据地理位置把网络分为几个区域,如图所示,每个区域选出一个管理节点,每个节点内有一个常驻代理,常驻代理根据当前节点的处理状态或电池状态来决定何时对接收到的代理信息进行处理。


主要参考文献:
[1]丁玲, 余敬东. Ad hoc网中一种改进的基于移动代理的拓扑发现策略[C]// 2006年通信理论与信号处理年会. 2006.
[2]栾卫平. 基于移动代理的无线传感器网络拓扑发现及优化分簇算法[D]. 西安电子科技大学, 2012.

三、下一步工作计划

1.用户数据的采集。
2.大量的阅读动态无线网络相关的估计模型,然后提出自己所研究的无线网络模型,并结合所阅读文献提出一个高效的基数估计方法。
3.移动代理的拓扑发现。例如:考虑网络中移动代理的数目、布局。利用上述提到的基数估计计算出网络中移动代理的数目,考虑对此网络中的节点聚类(分域),域内如何安排代理以及如何处理代理的移动问题(即管理节点能量不足时代理如何移动)。
4.寻找更加合理的理论知识运用到前期的成果中。
5.对之前的研究工作进行认真的总结、归纳,梳理条路,撰写论文。

四、解决的关键技术

1.动态无线网络中如何进行基数估计。如:数据淹没、随机游动等。
2.数据采集问题。如:搭建数据采集平台。
3.无线传感器网络中如何去选择有用的点。
4.如何去评价优化算法的有效性。如:搭建辅助计算工具。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 205,033评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,725评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,473评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,846评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,848评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,691评论 1 282
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,053评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,700评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 42,856评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,676评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,787评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,430评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,034评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,990评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,218评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,174评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,526评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容