無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究——無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化與維護(hù)算法的研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)間通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，是一種大規(guī)模、無(wú)人值守、資源嚴(yán)格受限的分布系統(tǒng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的應(yīng)用前景，在環(huán)境保護(hù)如湖泊水質(zhì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)中具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。 本文綜合應(yīng)用智能Agent與蟻群和PSO算法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的優(yōu)化與維護(hù)，同時(shí)研究了與其相關(guān)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量QoS，并解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題。論文研究

2、的主要內(nèi)容為： (1)綜述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概況及發(fā)展現(xiàn)狀，討論了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，介紹了其應(yīng)用及發(fā)展方向。接著重點(diǎn)分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的相關(guān)工作，展望了有關(guān)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和最新成果，分析了有關(guān)路由算法的基本原理和應(yīng)用，以及基于OoS的路由協(xié)議。對(duì)于在湖泊的環(huán)境監(jiān)洲中的應(yīng)用，討論了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求。接著綜述了路由維護(hù)和節(jié)點(diǎn)定位的相關(guān)工作，建立了模擬環(huán)境。 (2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中最重要的

3、部分是路由協(xié)議，對(duì)丁無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由于其自主分布和動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，使得路由問(wèn)題越加復(fù)雜，要使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為滿足一定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量要求的網(wǎng)絡(luò)，就必須對(duì)路由策略進(jìn)行深入的研究。第三章討論了OoS度量值的含義，提出了綜合QoS指標(biāo)的計(jì)算方法，為采用Agent的基于QoS的智能路由優(yōu)化算法提供了基礎(chǔ)。接著詳細(xì)設(shè)計(jì)了Agent的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和行為動(dòng)作，給出了基于Agent的路由算法，分別結(jié)合了蟻群算法和IPSO算法，進(jìn)行路由優(yōu)化。通過(guò)對(duì)提出的路由算法

4、的測(cè)試，表明算法是可行和有效的，能滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的在湖泊環(huán)境監(jiān)測(cè)中QoS需求，同時(shí)也能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)。 (3)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)是路由協(xié)議中非常重要的一個(gè)部分，特別對(duì)于由于節(jié)點(diǎn)失效和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。第四章利用Agent的動(dòng)態(tài)特性，提出了基于隨機(jī)移動(dòng)Agent(RMA)的路由維護(hù)算法，從而在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)較高的QoS水平。算法設(shè)計(jì)的RMA在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)地移動(dòng)，記錄了有關(guān)的信息，這些信息中包含了

5、用于路由維護(hù)的有效信息。實(shí)驗(yàn)表明基于隨機(jī)移動(dòng)Agent(RMA)的路由維護(hù)算法是有效的。 (4)對(duì)于不同無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)定位有著不同的要求。第五章在深入分析了具有代表性的兩種分布式的節(jié)點(diǎn)定位算法，從定位精度及能量消耗兩個(gè)方面給出了分析結(jié)果，并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的定位BBRP算法，同時(shí)推廣應(yīng)用在移動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。仿真結(jié)果表明，BBRP算法雖然在定位精度略低于原有的算法，但是在能量消耗指標(biāo)上有了較大的提高，使得無(wú)線