無線自組網(wǎng)中的能量感知多播路由的優(yōu)化技術研究.pdf

1、無線自組網(wǎng)因不依賴于基礎通信設施而具有高度的組網(wǎng)靈活性，從而可以被廣泛應用于諸多場合。在能量受限的無線自組網(wǎng)中，各個節(jié)點使用電池提供能量，而電池的容量較為有限，因此有效利用電池能量以延長網(wǎng)絡生命期較為必要。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、需要考慮均衡各個節(jié)點的能量消耗速率。只有很好地針對具體的應用場景如網(wǎng)絡的具體特性、服務質(zhì)量需求等，才能構造出較優(yōu)的能量有效多播路由。本文對最小能耗多播問題、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、使用自適應單波束定向天線時的最大生命期廣播問題、以及使用自適應單波束定向天線時的時延受限最大生命期多播問題進行了研究。
　　首先，針對不同中繼節(jié)點選擇對構造最小能耗多播樹的影響，運用一種

3、離散二進制粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化參與最小能耗多播樹構造的中繼節(jié)點集的選擇，從而優(yōu)化最小能耗多播樹的構造。仿真實驗結(jié)果表明該方法能夠有效地降低多播能耗。其次，針對使用睡眠調(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)構和節(jié)點內(nèi)部最小能耗轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度兩個部分，提出了一種計算節(jié)點內(nèi)部最小能耗轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度的遞歸算法，運用一種基于集合的綜合學習的離散粒子群優(yōu)化算法求解最優(yōu)的廣播樹結(jié)構。

4、所提算法能夠構造出能耗較小的廣播調(diào)度。第三，針對使用開關波束定向天線并且節(jié)點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，提出了一種構造最小能耗多播樹的混合蛙跳算法。由于節(jié)點的各個傳輸波瓣的傳輸速率可能不盡一致，節(jié)點可能需要傳輸多次，考慮到傳輸處理能耗的影響，給出了一種計算節(jié)點內(nèi)部最小能耗波瓣調(diào)度的遞歸算法。仿真實驗結(jié)果驗證了所提算法能夠有效地降低多播能耗。第四，針對使用自適應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)點生命期不低于某個預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粒子原位置進行調(diào)整來獲得粒子新位置以保證粒子新位置的有效性。該算法能夠構造出生命期較高的廣播樹。最后，針對使用自適應單波束定向天線的無線自組網(wǎng)中的時延受限的最大生命期多播問題，提出了一種構造時延受限最大生命期多播樹的粒子群算法，該算法對無效粒子位置進行修復、對有效粒子位置和無效粒子位置