高速鐵路中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS與路由研究.pdf

1、當(dāng)前，高速鐵路由于其速度快、污染小、舒適性高和快捷準(zhǔn)時(shí)等特點(diǎn)，逐漸成為我國鐵路運(yùn)輸?shù)闹髁?，然而其高速性的特點(diǎn)也對(duì)列車運(yùn)營環(huán)境的監(jiān)測提出了更高的要求。最近幾年，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)良好的環(huán)境監(jiān)測能力和可遠(yuǎn)程監(jiān)控等特點(diǎn)，被廣泛引用于多個(gè)領(lǐng)域。鑒于以上兩點(diǎn)，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)于高速鐵路中環(huán)境的監(jiān)測是一個(gè)有實(shí)際意義的話題。針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS研究，現(xiàn)有的文獻(xiàn)大都是針對(duì)一般的傳感網(wǎng)絡(luò)，沒有結(jié)合具體的應(yīng)用場景，因而不適合直接應(yīng)用于高速鐵路環(huán)境

2、中。此外，對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由的研究，已有的研究工作大多從優(yōu)化單個(gè)指標(biāo)出發(fā)來尋找可行最優(yōu)解，如最大化網(wǎng)絡(luò)生存期，最短路由路徑，能量負(fù)載均衡等，這些都沒有考慮到指標(biāo)間的相互制約關(guān)系。本文結(jié)合高速鐵路的環(huán)境特點(diǎn)選擇能夠反映網(wǎng)絡(luò)性能的QoS指標(biāo)，并構(gòu)建適用于高速鐵路的QoS評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?？紤]軌道沿線和典型場景中節(jié)點(diǎn)部署方式的不同，分別研究了兩種場景下的高速鐵路中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由算法。
　　本文的主要研究工作如下：
　　第一

3、章，介紹將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于高速鐵路的意義以及相關(guān)工作的研究現(xiàn)狀。
　　第二章，分析高速鐵路中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)部署特點(diǎn)和環(huán)境監(jiān)測中對(duì)無線傳感器節(jié)點(diǎn)類型的需求。然后，從網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)性價(jià)比兩者結(jié)合的角度，選擇針對(duì)高速鐵路環(huán)境中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS的性能指標(biāo)，并根據(jù)指標(biāo)間的相互關(guān)系構(gòu)建一個(gè)較為完善的指標(biāo)體系。最后，利用層次分析法給出指標(biāo)間的量化關(guān)系。
　　第三章，基于高速鐵路中軌道沿線和典型場景中節(jié)點(diǎn)部署方式的不同，分別對(duì)

4、這兩種場景下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由選擇問題進(jìn)行研究。針對(duì)軌道沿線，沿軌道部署的節(jié)點(diǎn)近似構(gòu)成一個(gè)線型的網(wǎng)絡(luò)，文中給出線型網(wǎng)絡(luò)下多種不同的節(jié)點(diǎn)部署和路由方法，然后，基于QoS評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)給出的幾種方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并給出適合軌道沿線的節(jié)點(diǎn)部署和路由方法。針對(duì)典型場景，節(jié)點(diǎn)部署為無規(guī)律區(qū)域型的網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中考慮同時(shí)滿足多個(gè)指標(biāo)優(yōu)化的路由選擇問題，將多目標(biāo)約束構(gòu)造為一個(gè)待優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，然后，通過改進(jìn)的蟻群算法進(jìn)行求解。最后通過實(shí)驗(yàn)仿真說明