输电线路监测中无线传感器网络路由跨层优化的研究

论文摘要

随着电子技术、计算机技术、无线通信技术的高速发展,基于无线传感器网络的输电线路监测技术应运而生。在不久的将来,这项技术将逐渐地取代传统周期性巡检的线路检测方式,成为具有广阔应用前景的前沿热点研究领域。针对输电线路监测对无线传感器网络的实时性、可靠性、自适应性以及负载平衡等方面要求高的特点,并考虑到近汇聚节点处易出现“网络瓶颈”的现象,本文提出了用AGCRO算法对无线传感器网络进行跨层路由优化的思想。该路由算法首先将正向蚂蚁根据节点负载情况发现的可行路径作为遗传算法的初始种群进行染色体编码,然后由路径时延、跳数及链路质量定义的适应度函数对染色体进行选择、交叉及变异操作,最后利用逆向蚂蚁对优化后的路径进行信息素更新。总之改进的AntNet算法将从链路层统计获得的链路质量、队列长度参数及网络层的时延、跳数信息一同加入到路由优化的过程中,从而保证了求得的最优路径能够满足输电线路监测的要求。在仿真平台OMNeT++中将设计出的跨层路由算法进行仿真,实验结果表明该路由优化算法能够满足长链树状无线传感器网络的实时性、可靠性等方面的要求,实现了网络的负载平衡及拥塞控制机制,从而为输电线路监测系统提供了较好的网络服务质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 输电线路监测的背景信息
• 1.1.2 无线传感器网络的背景信息
• 1.2 国内外研究现状及技术特点
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.3.1 基于无线传感器网络的输电线路监测问题的提出
• 1.3.2 本文的工作
• 第2章 无线传感器网络技术
• 2.1 无线传感器网络概述
• 2.2 无线传感器网络的体系结构
• 2.2.1 无线传感器网络的系统架构
• 2.2.2 无线传感器网络协议的体系结构
• 2.3 无线传感器网络的关键技术
• 2.3.1 网络协议技术
• 2.3.2 跨层设计技术
• 2.3.3 QoS 保证技术
• 2.4 小结
• 第3章 蚁群优化算法
• 3.1 蚁群算法的基本原理
• 3.2 蚁群算法的模型
• 3.3 蚁群算法的国内外研究现状
• 3.4 基本 AntNet 算法
• 3.4.1 AntNet 算法概述
• 3.4.2 算法中节点的数据结构
• 3.4.3 AntNet 算法工作流程
• 3.5 蚁群优化算法用于长链树状无线传感器网络路由优化的优势
• 3.6 本章小结
• 第4章 长链树状无线传感器网络的跨层路由优化
• 4.1 长链树状无线传感器网络的路由模型
• 4.2 长链树状无线传感器网络路由的度量参数
• 4.2.1 链路队列长度
• 4.2.2 路径延迟
• 4.2.3 路径跳数
• 4.2.4 链路质量
• 4.3 长链树状WSN 路由的跨层优化
• 4.3.1 基于AGCRO 算法的长链树状WSN 路由优化思想
• 4.3.2 AGCRO 算法的实现过程
• 4.4 本章小结
• 第5章 长链树状WSN 跨层路由协议的设计与仿真
• 5.1 基于统计参数的跨层路由优化思想
• 5.2 基于跨层设计的长链树状WSN 路由协议
• 5.2.1 WSN 路由协议的设计
• 5.2.2 各模块的功能及原语描述
• 5.3 仿真实验
• 5.3.1 OMNeT++简介
• 5.3.2 长链树状无线传感器网络的配置及仿真流程
• 5.3.3 实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要