實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中的WSNs拓?fù)淇刂婆c路由算法研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號(hào)：TP393.17學(xué)號(hào)：120085212009南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位研究生）實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中的實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中的WSNs拓?fù)淇刂婆c路由算法研究拓?fù)淇刂婆c路由算法研究作者：羅締學(xué)科、專業(yè)：軟件工程指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：鄭巍申請(qǐng)學(xué)位日期：2015年6月I摘要無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(WirelessSenswks，WSNs)的研究近年來(lái)得到了快速地發(fā)展，由于無(wú)線通信軟硬件技術(shù)的發(fā)展，使得具有低能

2、耗、自組織等特點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)也得到了極大的應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信和多跳自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的采集和處理，將數(shù)據(jù)協(xié)作地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給觀察者。在大多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于考慮到節(jié)點(diǎn)僅能攜帶有限的能量，導(dǎo)致無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是降低網(wǎng)絡(luò)能耗，從而使得大部分的拓?fù)淇刂扑惴ㄅc路由協(xié)議都是針對(duì)節(jié)點(diǎn)的能量消耗以及網(wǎng)絡(luò)能量均衡使用等問(wèn)題而設(shè)計(jì)。但是這類算法與協(xié)議在故障預(yù)測(cè)與健康

3、管理、工業(yè)控制等對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性，冗余性，能耗等要求較高的實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中卻并不能完全適用。本文首先針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)淇刂扑惴ê吐酚蓞f(xié)議的概念和特點(diǎn)分別進(jìn)行了介紹和歸類，并對(duì)這些算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較分析和總結(jié)。進(jìn)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(guò)添加功率放大節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成的捷徑來(lái)降低網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度，并且通過(guò)遺傳算法對(duì)捷徑進(jìn)行優(yōu)化，最終得到使得通信代價(jià)較小、網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度較短的捷徑。仿真結(jié)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(luò)拓?fù)洌s短了網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)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(zhuǎn)換為蜜源是建立路由協(xié)議模型的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其中，每一個(gè)蜜源都代表網(wǎng)絡(luò)中每對(duì)節(jié)點(diǎn)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(jìn)而，蜜源質(zhì)量對(duì)應(yīng)于通過(guò)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算出來(lái)的路徑解的質(zhì)量。在經(jīng)過(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)仿真，基于人工智能蜂群算法的路由協(xié)議能夠