無線自組網(wǎng)中的能量感知多播路由的優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、無線自組網(wǎng)因不依賴于基礎(chǔ)通信設(shè)施而具有高度的組網(wǎng)靈活性，從而可以被廣泛應(yīng)用于諸多場(chǎng)合。在能量受限的無線自組網(wǎng)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)使用電池提供能量，而電池的容量較為有限，因此有效利用電池能量以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期較為必要。多播作為一種基本的通信方式，在無線自組網(wǎng)中具有較多應(yīng)用。因此，能量有效的多播路由是能量受限的無線自組網(wǎng)的整體能量有效策略的一個(gè)重要組成部分，研究能量有效的多播路由算法具有重要意義。
　　能量有效的多播路由既需要考慮降低總能耗，又

2、需要考慮均衡各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗速率。只有很好地針對(duì)具體的應(yīng)用場(chǎng)景如網(wǎng)絡(luò)的具體特性、服務(wù)質(zhì)量需求等，才能構(gòu)造出較優(yōu)的能量有效多播路由。本文對(duì)最小能耗多播問題、睡眠調(diào)度感知的最小能耗廣播問題、使用開關(guān)波束定向天線的多速率無線自組網(wǎng)中的最小能耗多播問題、使用自適應(yīng)單波束定向天線時(shí)的最大生命期廣播問題、以及使用自適應(yīng)單波束定向天線時(shí)的時(shí)延受限最大生命期多播問題進(jìn)行了研究。
　　首先，針對(duì)不同中繼節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)構(gòu)造最小能耗多播樹的影響，運(yùn)用一種

3、離散二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化參與最小能耗多播樹構(gòu)造的中繼節(jié)點(diǎn)集的選擇，從而優(yōu)化最小能耗多播樹的構(gòu)造。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠有效地降低多播能耗。其次，針對(duì)使用睡眠調(diào)度的無線自組網(wǎng)中的最小能耗廣播問題，提出了一種構(gòu)造最小能耗廣播調(diào)度的離散粒子群算法。最小能耗廣播調(diào)度包括最優(yōu)的廣播樹結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)內(nèi)部最小能耗轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度兩個(gè)部分，提出了一種計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)部最小能耗轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度的遞歸算法，運(yùn)用一種基于集合的綜合學(xué)習(xí)的離散粒子群優(yōu)化算法求解最優(yōu)的廣播樹結(jié)構(gòu)。

4、所提算法能夠構(gòu)造出能耗較小的廣播調(diào)度。第三，針對(duì)使用開關(guān)波束定向天線并且節(jié)點(diǎn)的傳輸速率離散可調(diào)的無線自組網(wǎng)中的最小能耗多播問題，提出了一種構(gòu)造最小能耗多播樹的混合蛙跳算法。由于節(jié)點(diǎn)的各個(gè)傳輸波瓣的傳輸速率可能不盡一致，節(jié)點(diǎn)可能需要傳輸多次，考慮到傳輸處理能耗的影響，給出了一種計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)部最小能耗波瓣調(diào)度的遞歸算法。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提算法能夠有效地降低多播能耗。第四，針對(duì)使用自適應(yīng)單波束定向天線的無線自組網(wǎng)中的最大生命期廣播問題，提出

5、了一種構(gòu)造最大生命期廣播樹的粒子群算法，該算法在粒子位置更新過程中試圖限制節(jié)點(diǎn)生命期不低于某個(gè)預(yù)定的門限以避免出現(xiàn)較差的粒子位置，在滿足各種約束的前提下對(duì)粒子原位置進(jìn)行調(diào)整來獲得粒子新位置以保證粒子新位置的有效性。該算法能夠構(gòu)造出生命期較高的廣播樹。最后，針對(duì)使用自適應(yīng)單波束定向天線的無線自組網(wǎng)中的時(shí)延受限的最大生命期多播問題，提出了一種構(gòu)造時(shí)延受限最大生命期多播樹的粒子群算法，該算法對(duì)無效粒子位置進(jìn)行修復(fù)、對(duì)有效粒子位置和無效粒子位置