无线多媒体传感器网络路由算法研究

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无线传感器网络的广泛应用及传感器、通信、嵌入式等技术的快速发展,对传感器网络采集的数据信息要求越来越高,具有图像、音频、视频等多媒体信息感知能力的无线多媒体传感器网络(WMSNs, Wireless Multimedia Sensor Networks)应运而生。多媒体数据流的传输需要网络提供一定的服务质量保证,而路由算法可解决多媒体数据流从源点到目的节点的传输,从而可保证无线多媒体传感器网络的服务质量。基于此,本论文对无线多媒体传感器网络的路由算法开展研究,主要工作有:首先,分析了现有无线多媒体传感器网络路由的分类、典型的路由协议和路由协议所面临的挑战,明确了基于蚁群算法的无线多媒体传感器网络路由协议的性能不足。在此基础上,深入探讨蚁群算法的基本原理和影响因素,将蚁群算法加以改进后较为合理地应用到无线多媒体传感器网络的路由求解问题中。然后,分析基于基本蚁群的QOS路由算法中各参数对算法性能的影响,发现算法存在容易陷入局部最优解、收敛速度慢等问题。针对这些问题,提出一种基于双向分工蚁群的QOS路由算法。根据蚁群的多态性,将蚂蚁分为从源节点出发的前向蚂蚁和从目的节点出发的后向蚂蚁,为充分发挥信息素的作用,对信息素采取了局部更新和全局更新的规则。通过与基本蚁群的QoS路由算法进行仿真实验对比,结果表明该算法能加速全局的寻优能力,有效找到最优QoS路径。最后,针对无线多媒体传感器网络需提供实时、可靠的服务质量保证,以及网络对音视频、图像等多媒体信息的需求,根据时延、时延抖动、带宽、丢包率、能耗等QOS参数,提出一种基于能量均衡的QOS路由算法。该算法将这些QoS参数作为目标函数,蚁群进行信息素挥发时,根据目标函数值的大小动态调整信息素浓度增量和挥发系数来寻找满足不同QOS业务需求的最优路径。通过与ASAR和AntWMSN两种算法的仿真比较,结果表明,该算法能有效均衡网络节点的能耗并延长网络生命周期,降低端到端的平均时延,减少数据丢包率,提高网络的传输可靠性,从而满足不同QOS业务的需求。
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