一種基于工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的路由和資源分配算法

4 仿真實(shí)驗(yàn)及分析
仿真實(shí)驗(yàn)在OMNet++平臺(tái)上進(jìn)行，拓?fù)洳捎?×8的Mesh結(jié)構(gòu)，64個(gè)節(jié)點(diǎn)中包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理者，負(fù)責(zé)全網(wǎng)絡(luò)通信資源的分配。實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)以中科院自主設(shè)計(jì)的GAINS-2節(jié)點(diǎn)為原型，該節(jié)點(diǎn)與Mica2節(jié)點(diǎn)兼容。節(jié)點(diǎn)的微控制器采用Atmega128L，射頻芯片采用CC1000。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用Visual C++開(kāi)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?ned文件生成。
在網(wǎng)絡(luò)正常監(jiān)控階段，當(dāng)用戶端有查詢?nèi)蝿?wù)時(shí)，查詢報(bào)文將沿著網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳播。圖6為模擬系統(tǒng)隨機(jī)生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/路由">路由協(xié)議建立的樹(shù)型結(jié)構(gòu)。查詢?nèi)蝿?wù)一般具有周期性，沿網(wǎng)絡(luò)的梯度方向傳播。

網(wǎng)絡(luò)維護(hù)代價(jià)、平均加入時(shí)延和平均傳輸時(shí)延是衡量路由協(xié)議和通信資源分配算法性能的一個(gè)重要指標(biāo)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示，數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延與鏈路的質(zhì)量密切相關(guān)。
在仿真實(shí)驗(yàn)中，保持監(jiān)控區(qū)域面積不變，改變網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，為達(dá)到應(yīng)用要求，需要增加節(jié)點(diǎn)的射頻距離，則能耗代價(jià)與節(jié)點(diǎn)的數(shù)目密切相關(guān)。圖8為網(wǎng)絡(luò)能耗代價(jià)與節(jié)點(diǎn)數(shù)目之間的變化關(guān)系。

工業(yè)無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向。本文采用家族譜系的描述方法，提出了一種適用于復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由和通信資源分配算法。這種通信資源分配算法采用分層、分時(shí)、分頻相結(jié)合的通信策略，充分利用了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，能夠有效提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通信效率。由于工業(yè)無(wú)線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境具有多樣性，因此，未來(lái)的一個(gè)重要任務(wù)就是提高路由和通信資源分配算法的適應(yīng)性和可靠性，克服外界環(huán)境變化造成的影響。
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