无人值守无线传感器网络系统可生存性关键技术研究

发布时间：2022-02-19 00:17

　　网络系统可生存性是指网络系统在遭到破坏的情况下,仍然能够及时地完成关键任务的能力。无人值守无线传感器网络（Unattended Wireless Sensor Networks,UWSNs）通常部署在环境恶劣或者敌方区域,故其极易发生故障、遭受恶意攻击或意外事故。因此,目前针对无人值守无线传感器网络系统可生存性的研究逐渐成为研究热点。数据的正常传输是无人值守无线传感器网络系统的关键任务。传感器节点的失效会影响数据通信的安全可靠性。本文以基于无人值守无线传感器网络的战场态势感知网络可生存性需求为背景,从失效节点检测和可重构路由两方面的可生存性增强技术来提高资源受限的无人值守无线传感器网络系统的可生存性,并针对无人值守无线传感器网络系统设计了可生存性评估方案。本文主要研究内容及创新点归纳如下:（1）无人值守无线传感器网络系统失效节点检测方案针对无人值守无线传感器网络系统资源受限与高检测率必将带来高能耗这一对矛盾,提出资源受限无人值守无线传感器网络系统失效节点检测率动态规划方法,结合连续时间马尔可夫链与经典传染病模型建立了受内部攻击的无人值守无线传感器网络系统失效节点检测模型,并利用动态规划... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 无人值守无线传感器网络国内外研究现状
    1.3 无人值守无线传感器网络系统可生存性国内外研究现状
        1.3.1 无人值守无线传感器网络系统可生存性增强技术研究现状
        1.3.2 无人值守无线传感器网络系统可生存性评估指标及方法研究现状
    1.4 论文主要研究内容
        1.4.1 无人值守无线传感器网络系统失效节点检测方案研究
        1.4.2 无人值守无线传感器网络系统可重构路由技术研究
        1.4.3 无人值守无线传感器网络系统可生存性评估研究
    1.5 论文组织结构
第二章 无人值守无线传感器网络系统及其可生存性理论基础
    2.1 无人值守无线传感器网络概述
        2.1.1 无人值守无线传感器网络系统结构
        2.1.2 无线传感器节点结构
        2.1.3 无人值守无线传感器网络特点
        2.1.4 无人值守无线传感器网络应用
        2.1.5 无人值守无线传感器网络系统功能
        2.1.6 关键问题分析
    2.2 无人值守无线传感器网络系统可生存性理论
        2.2.1 无人值守无线传感器网络系统可生存性定义
        2.2.2 无人值守无线传感器网络系统可生存性评估建模方法
    2.3 本章小结
第三章 无人值守无线传感器网络系统失效节点检测方案研究
    3.1 引言
    3.2 相关工作
    3.3 无人值守无线传感器网络系统失效节点检测率动态规划模型
        3.3.1 传感器节点状态转换过程
        3.3.2 无人值守无线传感器网络系统失效节点(妥协节点)检测模型
        3.3.3 基于动态规划方程的最优检测率动态规划模型
    3.4 仿真实验
        3.4.1 仿真实验设置
        3.4.2 参数设置
        3.4.3 仿真实验结果分析
    3.5 本章小结
第四章 无人值守无线传感器网络系统可重构路由技术研究
    4.1 引言
    4.2 相关工作
    4.3 无人值守无线传感器网络系统可重构路由模型
        4.3.1 网络模型
        4.3.2 攻击模型
        4.3.3 攻击行为描述
        4.3.4 行为收集过程
        4.3.5 传感器节点及路径的攻击概率
        4.3.6 传感器节点及路径的状态
        4.3.7 信息感知可重构路由模型
    4.4 最小代价路径算法
    4.5 仿真实验
        4.5.1 仿真实验设置
        4.5.2 参数设置
        4.5.3 仿真实验结果分析
    4.6 本章小结
第五章 无人值守无线传感器网络系统可生存性评估研究
    5.1 引言
    5.2 相关工作
    5.3 无人值守无线传感器网络系统可生存性评估指标
        5.3.1 丢包率
        5.3.2 无人值守无线传感器网络系统可靠性
        5.3.3 无人值守无线传感器网络系统可用性
        5.3.4 无人值守无线传感器网络系统可生存性
    5.4 网络模型
        5.4.1 网络拓扑结构
        5.4.2 网络假设
        5.4.3 威胁模型
    5.5 基于连续时间马尔可夫链的受攻击无人值守无线传感器网络节点生存模型
        5.5.1 传感器节点生存模型
        5.5.2 稳态分析
    5.6 无人值守无线传感器网络系统可生存性评估指标量化
        5.6.1 无人值守无线传感器网络系统可靠度
        5.6.2 无人值守无线传感器网络系统可用度、可生存度
    5.7 无人值守无线传感器网络系统可生存性评估方法验证实验
        5.7.1 仿真实验设置
        5.7.2 参数设置
        5.7.3 仿真实验结果分析
    5.8 无人值守无线传感器网络系统可生存性增强技术评估实验
        5.8.1 仿真实验设置
        5.8.2 仿真实验结果分析
    5.9 本章小结
第六章 方案验证
    6.0 引言
    6.1 实验设置
        6.1.1 实验平台搭建
        6.1.2 通信模块设计
    6.2 实际网络部署
    6.3 实验结果
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 论文的主要创新点
    7.3 工作展望
参考文献
攻读博士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Quantitative Survivability Analysis Using Probability Model Checking: A Study of Cluster-Based Vehicle Networks with Dual Cluster Heads[J]. Li Jin,Guoan Zhang,Jue Wang,Hao Zhu,Wei Duan.  中国通信. 2020(02)
[2]基于分簇和蚁群的无线传感器网络多径路由协议[J]. 金永贤,朱虹.  浙江师范大学学报(自然科学版). 2019(04)
[3]基于广义随机Petri网的导弹系统测试性建模与指标评估方法研究[J]. 翟禹尧,史贤俊,吕佳朋.  兵工学报. 2019(10)
[4]无线传感器网络在军事领域中的运用[J]. 苏耀丁,刘珍珍.  电脑编程技巧与维护. 2019(07)
[5]移动Ad Hoc网络攻击建模方法研究综述[J]. 乐成利,高秀峰.  飞航导弹. 2019(09)
[6]基于信任机制的无线传感器网络多协议层入侵检测方法[J]. 许力,李光辉.  传感技术学报. 2019(05)
[7]非均匀分簇无线传感器网络拓扑控制仿真[J]. 刘志龙,张淋江,周红雷,刘建朋.  计算机仿真. 2019(04)
[8]Probabilistic Model Checking-Based Survivability Analysis in Vehicle-to-Vehicle Networks[J]. Li Jin,Guoan Zhang,Jue Wang.  中国通信. 2018(01)
[9]基于信任感知的无线传感器网络安全路由机制研究[J]. 秦丹阳,贾爽,杨松祥,马静雅,张岩,丁群.  通信学报. 2017(10)
[10]无线传感器网络的生存性评估[J]. 李化邓,李雷,施化吉,周从华,王润宇.  计算机应用研究. 2018(08)

博士论文
[1]网络安全态势分析与可生存性评估研究[D]. 刘密霞.兰州理工大学 2008



本文编号：3631820