Vicsek模型在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實現(xiàn)與仿真分析.pdf

1、近年來，多智能體系統(tǒng)吸引了各個領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的研究興趣。在眾多研究方向中，一致性問題因其重要性引起了廣泛的研究。研究者嘗試各種方法來解釋如何通過簡單的局部行為來獲得全局的期望行為，Vicsek模型便是在仿真鳥群的過程中提出的一種經(jīng)典模型。在Vicsek模型中，每個節(jié)點通過簡單的鄰居規(guī)則，僅與一小部分節(jié)點進行信息傳遞交換，最終便可以實現(xiàn)系統(tǒng)的整體一致行為。而使用無線網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)Vicsek模型的有效途徑。一方面，多智能體系統(tǒng)的特點諸如節(jié)點移動

2、性、拓撲動態(tài)性等要求其在應(yīng)用中只能采用無線網(wǎng)絡(luò)通信才能發(fā)揮它的優(yōu)勢；另一方面，無線網(wǎng)絡(luò)通信的性質(zhì)諸如時延、丟包等對通信質(zhì)量的影響，讓Vicsek模型的研究更加困難。由于Vicsek模型非常復(fù)雜，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化，難于精確描述，加上無線網(wǎng)絡(luò)通信所帶來的問題，使Vicsek模型的理論研究陷入了困難。而隨著計算機方針技術(shù)的發(fā)展，仿真研究可以通過設(shè)計實際實驗，模擬Vicsek模型，研究Vicsek模型在無線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下的特性，是一條可行并且有

3、意義的研究方向。
　　 本文主要研究了以下三個方面的內(nèi)容：
　　 1，根據(jù)現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，選擇IEEE802.11協(xié)議作為Vicsek模型中節(jié)點間無線通信的MAC協(xié)議，并據(jù)此在OPNET無線通信建模軟件中完成系統(tǒng)實現(xiàn)。系統(tǒng)節(jié)點由源模塊、目的模塊、發(fā)射機、接收機和MAC模塊組成。每個節(jié)點設(shè)置了大量的參數(shù)和輸出量，以利于隨后統(tǒng)計系統(tǒng)性能。
　　 2，使用已實現(xiàn)完成的Vicsek模型，設(shè)計實驗來統(tǒng)計在無線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境

4、下，Vicsek模型中節(jié)點間信息交互時，發(fā)送接收數(shù)據(jù)包的時延分布情況及時延大小與系統(tǒng)吞吐量間得關(guān)系。本文通過統(tǒng)計分析多智能體系統(tǒng)的節(jié)點在采取了802.11無線傳輸協(xié)議之后，得出節(jié)點間點對點時延符合指數(shù)分布，而最大時延采樣符合正態(tài)分布，時延的均值大小則與系統(tǒng)吞吐量有關(guān)。
　　 3，本文另外嘗試了在實際無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，研究節(jié)點速率、鄰居半徑和一致性的關(guān)系，提出系統(tǒng)密度概念，并通過實驗指出，當(dāng)系統(tǒng)密度足夠大時，系統(tǒng)在很大概率上是可一致