在煤礦井下安全監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)作業(yè)過程中,數(shù)據(jù)傳輸需要通信基礎(chǔ)設(shè)施的支撐,這些基礎(chǔ)設(shè)施在惡劣的井下環(huán)境中可能會(huì)被破壞,導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法傳輸,存在安全隱患。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)可以通過礦工攜帶的智能移動(dòng)終端構(gòu)建,不依賴于任何基礎(chǔ)設(shè)施,為礦井安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無線傳輸提供一種新方法�；谝苿�(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性,本文利用變形蟲模型自適應(yīng)行為,設(shè)計(jì)了自主優(yōu)化路由算法來適應(yīng)井下無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化。該算法將移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)參數(shù)引入變形蟲模型中的泊松方程,利用變形蟲模型的微分進(jìn)化方程對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,降低算法的復(fù)雜度,并提出一種分布式路由決策方法,構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)化路徑,提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆⻊?wù)質(zhì)量。本文基于NS2平臺(tái)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),并與GPSR、PIMAR和P-IRP路由算法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,基于變形蟲模型的礦井移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)自主優(yōu)化路由算法在平均端到端延遲、投遞率、吞吐量和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間等方面都體現(xiàn)出了良好的性能,實(shí)現(xiàn)了能量消耗和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的均衡,延長了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。為了自組網(wǎng)能在礦井等實(shí)際環(huán)境中得到更好的應(yīng)用,需要在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中測(cè)試路由協(xié)議的性能。目前,移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的研究大多是基于模擬器的,而模擬環(huán)境與真實(shí)的移動(dòng)... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MANET網(wǎng)絡(luò)通信模式示意

轉(zhuǎn)發(fā)工作。同時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，傳統(tǒng)的基于因特網(wǎng)的靜態(tài)路由協(xié)議不能很好地完全適應(yīng)基于MANET網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)展的需要，從而根據(jù)需要設(shè)計(jì)和提供適用于MANET的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由架構(gòu)和協(xié)議�；趶�(fù)雜的實(shí)際環(huán)境，MANET網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是是安全高效、良好的可擴(kuò)展性和節(jié)約能量，盡可能地滿足各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的最大挑戰(zhàn)在于路由算法的研究，到目前為止，許多研究者在路由協(xié)議的研究方面取得了巨大的收獲。現(xiàn)有的路由協(xié)議大致分為三類：主動(dòng)路由協(xié)議、按需路由協(xié)議和混合路由協(xié)議，如圖2-2所示。圖2-2MANET網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議Figure2-2MANETnetworkroutingprotocol（1）主動(dòng)路由協(xié)議主動(dòng)路由協(xié)議又稱為表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議或者先驗(yàn)式路由協(xié)議[24]。網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行主動(dòng)路由協(xié)議時(shí)，節(jié)點(diǎn)需要向其它節(jié)點(diǎn)周期性的廣播路由分組，互相交換數(shù)據(jù)信息更新路由表，維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路由信息的準(zhǔn)確性。從而在有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，可以從路由表中立即獲取到目的節(jié)點(diǎn)的路由，減少傳輸延時(shí)。但是，當(dāng)路由表因拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化頻繁更新時(shí)，容易造成帶寬資源和網(wǎng)絡(luò)資源的大量占用，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量的下降。目的序列距離矢量路由協(xié)議（DestinationDistanceVector，DSDV[25]）是一種典型的表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議。DSDV為防止網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的發(fā)生，因而為每條路由都添加了目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)。由于DSDV要維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由信息，確保網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中路由表數(shù)據(jù)的一致性，每個(gè)表驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)都要周期性地廣播分組信息，在路由表中都要存儲(chǔ)到其它節(jié)點(diǎn)的所有路由信息，這樣會(huì)浪費(fèi)大量的帶寬資源，因此DSDV不能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁變化的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)以及規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)。WRP[26]

2相關(guān)工作11域，有些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可能在多個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)。同一區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)采用表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，來維護(hù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)路由信息的一致性，區(qū)域外的路由信息使用反應(yīng)式路由協(xié)議獲取，此時(shí)維護(hù)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由。2.3礦井移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MineMobileAdHocNetwork）2.3.1礦井移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)MANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠枪潭ǖ�，它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾?huì)隨著節(jié)點(diǎn)的增加、減少或移動(dòng)而發(fā)生變化。本文的應(yīng)用場(chǎng)景是在礦井中，井下多為狹而窄的巷道，所以井下MANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠酁殚L鏈狀，如圖2-3所示。同一區(qū)域內(nèi)的相鄰節(jié)點(diǎn)可以通過藍(lán)牙互相傳送消息，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能，多跳轉(zhuǎn)發(fā)到無線覆蓋區(qū)域，傳輸?shù)降孛婵刂浦行�。�?dāng)中間節(jié)點(diǎn)遭到毀壞，無法通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)會(huì)立刻選取其他有效節(jié)點(diǎn)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，這無疑大大提高了傳輸效率。圖2-3MANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銯igure2-3MANETnetworktopology2.3.2礦井移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量在實(shí)際的礦井中，由于部分節(jié)點(diǎn)可以隨意的移動(dòng)，從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的通信連接不能連續(xù)的保持，端到端的路徑斷續(xù)存在，影響通信質(zhì)量。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)大多是通過有線電源供電的，而在礦井這種惡劣的環(huán)境下，架構(gòu)有線網(wǎng)難以實(shí)現(xiàn)，并且井下智能終端是移動(dòng)的，因此井下智能終端采用電池供電。節(jié)點(diǎn)能量的消耗主要在節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)數(shù)據(jù)以及處理路由方面。因此在保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)能準(zhǔn)確接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的前提下，需要考慮減少節(jié)點(diǎn)能量消耗的問題。在減少能量消耗的同時(shí)會(huì)帶來一些負(fù)面影響，如延時(shí)增加，吞吐量下降等，降低網(wǎng)絡(luò)的整體性能。在數(shù)據(jù)鏈路層的MAC層引入智能休眠機(jī)制，在有數(shù)據(jù)通過時(shí)，讓節(jié)點(diǎn)處于活動(dòng)狀態(tài)，用于處理數(shù)據(jù)，在沒有數(shù)據(jù)通過時(shí)，使節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)。由于活動(dòng)狀態(tài)和休眠

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤礦井下安全監(jiān)控?zé)o線通信技術(shù)研究[J]. 陶崗.  無線互聯(lián)科技. 2017(21)
[2]井下無線技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 詹明忠.  中國高新技術(shù)企業(yè). 2014(06)
[3]漏泄電纜無線通信系統(tǒng)在地下礦山的應(yīng)用與研究[J]. 張濤.  現(xiàn)代礦業(yè). 2009(03)
[4]ZRP區(qū)域路由協(xié)議分析[J]. 李琳,武穆清.  數(shù)字通信世界. 2007(11)
[5]移動(dòng)自組網(wǎng)中基于路徑穩(wěn)定性的QoS路由協(xié)議[J]. 彭革剛,楊疆湖,高傳善.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2004(06)

碩士論文
[1]車載網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 林磊.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：2924599