工业无线传感器网络抗毁性关键技术研究

第1章 概述 10 1.1工业物联网 10 1.2工业无线传感器网络 11 1.3工业场景对传感器网络性能影响 13 1.4工业无线传感器网络抗毁性定义 14 1.5研究趋势与存在的问题 14 1.5.1 研究趋势 14 1.5.2 存在的问题 16 1.6 本书研究的目的与意义 16 参考文献 18 第2章 网络受损类型与抗毁性测度 20 2.1 网络受损类型 20 2.1.1 随机性受损 20 2.1.2 被选择性受损 20 2.1.3 组织性受损 22 2.2 受损起因 23 2.2.1 能耗失效 23 2.2.2 故障失效 23 2.2.3 攻击失效 23 2.3抗毁性测度 25 2.3.1 非拓扑性测度 26 2.3.2 拓扑性测度 26 2.3.3 无线传感器网络抗毁性测度 27 2.3.4 工业无线传感器网络抗毁性测度设计 28 2.4 小结 29 参考文献 29 第3章 抗毁性拓扑优化 34 3.1 研究现状 34 3.1.1 无标度网络 34 3.1.2 小世界网络 36 3.2 分簇无标度局域世界演化模型 38 3.2.1 网络模型说明 38 3.2.2 拓扑演化模型 39 3.2.3 度分布理论分析 41 3.2.4 仿真结果与分析 44 3.3 基于小世界网络的长程连接布局策略 54 3.3.1 有向介数网络结构熵 54 3.3.2 长程连接布局策略 57 3.3.3 仿真结果与分析 58 3.4 本章小结 62 参考文献 63 第4章 抗毁性容量优化 66 4.1 研究现状 66 4.2 分簇网络级联失效分析 67 4.2.1 负载-容量模型 67 4.2.2 负载分配策略 68 4.2.3 级联失效抗毁性测度 69 4.2.4 能量无关的分簇演化模型 70 4.2.5 理论分析 72 4.2.6 仿真结果与分析 75 4.3 面向级联失效的节点容量优化策略 79 4.3.1 扩容节点选择策略研究 79 4.3.2 新增容量分配策略研究 81 4.4 本章小结 82 参考文献 83 第5章 抗毁性路由优化 84 5.1 研究现状 84 5.1.1 多路径路由基本原理 84 5.1.2 多路径路由典型算法 86 5.2 势场建模方法 87 5.2.1 环境场 87 5.2.2 其它势场 90 5.3 基于势场的不相交多路径容错路由算法 91 5.3.1 算法流程说明 91 5.3.2 消息与缓存列表格式 92 5.3.3 主路径建立过程 94 5.3.4 第2条路径建立过程 97 5.3.5 退火机制 99 5.3.6 数据分发策略 99 5.3.7 路由维护机制 100 5.4 仿真结果与分析 101 5.5.1 仿真参数设定 101 5.5.2 势场分析 102 5.5.3 不同参数设定下路由性能分析 105 5.5.4 不同算法路由性能对比分析 109 5.5 本章小结 111 参考文献 111 第6章 网络故障检测 113 6.1 研究现状 113 6.2 故障分类 114 6.3 基于趋势相关性的故障检测算法 115 6.3.1 趋势相关性 117 6.3.2 邻域中值 117 6.3.3 故障检测算法流程 118 6.3.4 故障检测触发机制 120 6.3.5 分簇故障检测算法改进 122 6.4 仿真结果与分析 123 6.4.1 仿真实验设置 123 6.4.2 仿真实验结果 123 6.5 本章小结 128 参考文献 128 第7章 网络故障诊断 130 7.1 研究现状 130 7.2基于人工免疫理论的故障诊断相关概念 131 7.3 基于人工免疫理论的故障诊断算法 133 7.3.1 抗原分类 133 7.4 仿真结果与分析 137 7.4.1 仿真设置 137 7.4.2 仿真结果 138 7.4.3 诊断算法复杂度分析 140 7.5 本章小结 141 参考文献 141 第8章 基于移动智能体的数据分层传输方案 143 8.1 研究现状 143 8.3 问题描述 144 8.4 移动智能体调度方案设计 148 8.4.1 算法变量描述 148 8.4.2 非加工任务资源需求评估 150 8.4.3 非加工任务资源需求评估 151 8.5 仿真结果与分析 154 8.5.1度量指标和初始值设定 154 8.5.2 仿真结果 155 8.6 本章小结 157 参考文献 157 第9章 抗毁性仿真测试平台 159 9.1研究现状 159 9.2平台体系架构 160 9.3 功能模块设计 160 9.3.1 部署环境组件 160 9.3.2 个体节点组件 162 9.3.3 网络拓扑组件 162 9.3.4 路由组件 163 9.3.5 事件生成器 163 9.3.6 事件调度中心 164 9.3.7 数据动态统计与分析组件 165 9.3.8 数据静态统计与分析组件 165 9.3.9 静态/动态显示组件 165 9.4 仿真流程设计 165 9.5 用户界面设计 166 9.6 节点故障与外部环境关联设定 167 9.6.1 故障概率函数 167 9.6.2 性能衰减函数 168 9.7 平台性能测试 169 9.7.1 对比性能测试 169 9.7.2 抗毁性功能测试 170 9.8 结论 171 参考文献 172 第10章 实验系统搭建与测试 173 10.1 实验系统 173 10.1.1实验系统组成 173 10.1.2实验系统搭建 174 10.2 实验分析 175 10.3 本章小结 186 参考文献 187