基于拓?fù)淇刂婆c信道分配的無線傳感網(wǎng)性能優(yōu)化算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)景規(guī)劃中重要的組成部分，在軍事、環(huán)境、醫(yī)療和交通等諸多領(lǐng)域都潛在著巨大的應(yīng)用價(jià)值，成為當(dāng)前信息領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。鑒于其能量有限、以數(shù)據(jù)為中心等特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需盡可能地確保能量有效利用和數(shù)據(jù)可靠傳輸。而優(yōu)化的底層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與信道使用情況能達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)能耗、減小網(wǎng)絡(luò)干擾的目的，實(shí)現(xiàn)提高能量效率與確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)男Ч?。因此，研究高效的拓?fù)渑c信道算法以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能具有一定的理論和實(shí)際意義，本

2、課題基于拓?fù)淇刂婆c信道分配開展了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化算法的研究，具體研究工作如下。
　　在拓?fù)淠Ｐ秃托诺滥Ｐ脱芯炕A(chǔ)上，本文一方面從鏈路穩(wěn)定性和容錯性的需求出發(fā)建立拓?fù)鋼駜?yōu)連接概率模型，從均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的性能需求出發(fā)建立基于負(fù)載均衡的拓?fù)鋬?yōu)化模型，另一方面從信道分配對拓?fù)涞挠绊懸?guī)律入手建立基于拓?fù)渲匾?jié)點(diǎn)的抗干擾信道優(yōu)化模型，從而為后續(xù)具有穩(wěn)定鏈路的拓?fù)鋬?yōu)化算法、負(fù)載均衡的拓?fù)鋬?yōu)化算法以及高效的信道優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)思想和理論

3、依據(jù)。
　　針對網(wǎng)絡(luò)鏈路不穩(wěn)定的問題，借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論提出一種冪律可調(diào)的無標(biāo)度容錯拓?fù)鋬?yōu)化算法(APSL)。該算法通過采用接收信號強(qiáng)度指示度量鏈路上的信息傳輸質(zhì)量，可以避免不穩(wěn)定通信鏈路的構(gòu)建。進(jìn)而利用節(jié)點(diǎn)批量到達(dá)的增長規(guī)則和基于鏈路質(zhì)量的擇優(yōu)連接規(guī)則構(gòu)建拓?fù)?，通過調(diào)節(jié)拓?fù)鋮?shù)演化出冪率指數(shù)在(1,+∞)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對不同節(jié)點(diǎn)失效的容忍要求。
　　針對節(jié)點(diǎn)負(fù)載不均衡導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)生命期降低的問題，從節(jié)點(diǎn)能量和發(fā)射功率對節(jié)

4、點(diǎn)負(fù)載的影響入手建立負(fù)載均衡評價(jià)模型，提出一種兼顧節(jié)點(diǎn)適應(yīng)度和節(jié)點(diǎn)效率的分布式拓?fù)鋬?yōu)化算法(TOLB)。該算法采用李雅普諾夫第二法證明了負(fù)載均衡評價(jià)模型是穩(wěn)定的，進(jìn)而以節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率為拓?fù)湔{(diào)節(jié)因子，利用評價(jià)值穩(wěn)定和分布式的要求構(gòu)建拓?fù)?，減小了節(jié)點(diǎn)能耗、均衡了負(fù)載、延長了網(wǎng)絡(luò)生命期。
　　針對單信道網(wǎng)絡(luò)常常因信道沖突造成通信干擾嚴(yán)重的問題，引入多信道分配技術(shù)提出一種基于博弈的信道優(yōu)化算法(ACBR)。該算法通過構(gòu)建拓?fù)渲匾?jié)點(diǎn)評價(jià)模型