實時應用場景中的WSNs拓撲控制與路由算法研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TP393.17學號：120085212009南昌航空大學碩士學位論文南昌航空大學碩士學位論文（專業(yè)學位研究生）實時應用場景中的實時應用場景中的WSNs拓撲控制與路由算法研究拓撲控制與路由算法研究作者：羅締學科、專業(yè)：軟件工程指導教師：指導教師：鄭巍申請學位日期：2015年6月I摘要無線傳感網(wǎng)絡(WirelessSenswks，WSNs)的研究近年來得到了快速地發(fā)展，由于無線通信軟硬件技術的發(fā)展，使得具有低能

2、耗、自組織等特點的無線傳感器網(wǎng)絡也得到了極大的應用。無線傳感器網(wǎng)絡是一個由隨機部署在監(jiān)測區(qū)域內的節(jié)點通過無線通信和多跳自組織方式構成的網(wǎng)絡，實現(xiàn)了無線傳輸數(shù)據(jù)的采集和處理，將數(shù)據(jù)協(xié)作地通過網(wǎng)絡發(fā)送給觀察者。在大多無線傳感器網(wǎng)絡中，由于考慮到節(jié)點僅能攜帶有限的能量，導致無線傳感器網(wǎng)絡設計的核心內容是降低網(wǎng)絡能耗，從而使得大部分的拓撲控制算法與路由協(xié)議都是針對節(jié)點的能量消耗以及網(wǎng)絡能量均衡使用等問題而設計。但是這類算法與協(xié)議在故障預測與健康

3、管理、工業(yè)控制等對網(wǎng)絡實時性，冗余性，能耗等要求較高的實時應用場景中卻并不能完全適用。本文首先針對無線傳感器網(wǎng)絡中的拓撲控制算法和路由協(xié)議的概念和特點分別進行了介紹和歸類，并對這些算法的優(yōu)缺點進行了比較分析和總結。進而提出了一種基于小世界理論的功率控制算法，該算法通過添加功率放大節(jié)點連接構成的捷徑來降低網(wǎng)絡平均路徑長度，并且通過遺傳算法對捷徑進行優(yōu)化，最終得到使得通信代價較小、網(wǎng)絡平均路徑長度較短的捷徑。仿真結果表明基于小世界理論的功率

4、控制算法優(yōu)化了網(wǎng)絡拓撲，縮短了網(wǎng)絡平均路徑長度，提高了信息傳輸速率。另外，本文提出了基于人工智能蜂群算法的路由協(xié)議。在該路由協(xié)議中，將路徑轉換為蜜源是建立路由協(xié)議模型的一個重要環(huán)節(jié)。其中，每一個蜜源都代表網(wǎng)絡中每對節(jié)點之間的K條可行路徑中的一條，而蜜源的位置則代表路徑的可能解。進而，蜜源質量對應于通過適應度函數(shù)計算出來的路徑解的質量。在經(jīng)過有限次數(shù)的優(yōu)化后，最終得到一條最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸路徑。通過實驗仿真，基于人工智能蜂群算法的路由協(xié)議能夠