在煤礦井下安全監(jiān)測和生產作業(yè)過程中,數據傳輸需要通信基礎設施的支撐,這些基礎設施在惡劣的井下環(huán)境中可能會被破壞,導致數據無法傳輸,存在安全隱患。移動自組織網絡可以通過礦工攜帶的智能移動終端構建,不依賴于任何基礎設施,為礦井安全監(jiān)測數據的無線傳輸提供一種新方法�；谝苿幼越M織網絡的動態(tài)性,本文利用變形蟲模型自適應行為,設計了自主優(yōu)化路由算法來適應井下無線網絡拓撲的動態(tài)變化。該算法將移動自組織網絡參數引入變形蟲模型中的泊松方程,利用變形蟲模型的微分進化方程對參數進行優(yōu)化,降低算法的復雜度,并提出一種分布式路由決策方法,構建數據傳輸的優(yōu)化路徑,提高數據傳輸的服務質量。本文基于NS2平臺進行了仿真實驗,并與GPSR、PIMAR和P-IRP路由算法進行了比較。結果表明,基于變形蟲模型的礦井移動自組織網絡自主優(yōu)化路由算法在平均端到端延遲、投遞率、吞吐量和網絡生存時間等方面都體現出了良好的性能,實現了能量消耗和網絡負載的均衡,延長了網絡生存時間。為了自組網能在礦井等實際環(huán)境中得到更好的應用,需要在真實的網絡環(huán)境中測試路由協議的性能。目前,移動自組織網絡的研究大多是基于模擬器的,而模擬環(huán)境與真實的移動... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

MANET網絡通信模式示意

轉發(fā)工作。同時，由于節(jié)點的移動性，傳統(tǒng)的基于因特網的靜態(tài)路由協議不能很好地完全適應基于MANET網絡節(jié)點發(fā)展的需要，從而根據需要設計和提供適用于MANET的動態(tài)網絡路由架構和協議。基于復雜的實際環(huán)境，MANET網絡的路由協議設計目標主要是是安全高效、良好的可擴展性和節(jié)約能量，盡可能地滿足各類網絡應用的需求。移動自組織網絡的最大挑戰(zhàn)在于路由算法的研究，到目前為止，許多研究者在路由協議的研究方面取得了巨大的收獲。現有的路由協議大致分為三類：主動路由協議、按需路由協議和混合路由協議，如圖2-2所示。圖2-2MANET網絡路由協議Figure2-2MANETnetworkroutingprotocol（1）主動路由協議主動路由協議又稱為表驅動路由協議或者先驗式路由協議[24]。網絡中運行主動路由協議時，節(jié)點需要向其它節(jié)點周期性的廣播路由分組，互相交換數據信息更新路由表，維護整個網絡路由信息的準確性。從而在有數據發(fā)送時，可以從路由表中立即獲取到目的節(jié)點的路由，減少傳輸延時。但是，當路由表因拓撲結構的變化頻繁更新時，容易造成帶寬資源和網絡資源的大量占用，網絡數據吞吐量的下降。目的序列距離矢量路由協議（DestinationDistanceVector，DSDV[25]）是一種典型的表驅動路由協議。DSDV為防止網絡環(huán)路的發(fā)生，因而為每條路由都添加了目的節(jié)點序列號。由于DSDV要維護整個網絡的路由信息，確保網絡節(jié)點中路由表數據的一致性，每個表驅動節(jié)點都要周期性地廣播分組信息，在路由表中都要存儲到其它節(jié)點的所有路由信息，這樣會浪費大量的帶寬資源，因此DSDV不能應用于網絡拓撲頻繁變化的動態(tài)網絡以及規(guī)模較大的網絡。WRP[26]

2相關工作11域，有些網絡節(jié)點可能在多個區(qū)域范圍內。同一區(qū)域內的節(jié)點采用表驅動路由協議，來維護網絡節(jié)點路由信息的一致性，區(qū)域外的路由信息使用反應式路由協議獲取，此時維護了整個網絡的路由。2.3礦井移動自組織網絡（MineMobileAdHocNetwork）2.3.1礦井移動自組織網絡拓撲結構MANET網絡拓撲是非固定的，它的網絡拓撲會隨著節(jié)點的增加、減少或移動而發(fā)生變化。本文的應用場景是在礦井中，井下多為狹而窄的巷道，所以井下MANET網絡拓撲多為長鏈狀，如圖2-3所示。同一區(qū)域內的相鄰節(jié)點可以通過藍牙互相傳送消息，每個節(jié)點都具有報文轉發(fā)功能，多跳轉發(fā)到無線覆蓋區(qū)域，傳輸到地面控制中心。當中間節(jié)點遭到毀壞，無法通信時，節(jié)點會立刻選取其他有效節(jié)點構建網絡傳輸數據，這無疑大大提高了傳輸效率。圖2-3MANET網絡拓撲Figure2-3MANETnetworktopology2.3.2礦井移動自組織網絡節(jié)點能量在實際的礦井中，由于部分節(jié)點可以隨意的移動，從源節(jié)點到目的節(jié)點的通信連接不能連續(xù)的保持，端到端的路徑斷續(xù)存在，影響通信質量。傳統(tǒng)網絡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，架構有線網難以實現，并且井下智能終端是移動的，因此井下智能終端采用電池供電。節(jié)點能量的消耗主要在節(jié)點無線收發(fā)數據以及處理路由方面。因此在保證每個節(jié)點能準確接收并轉發(fā)數據的前提下，需要考慮減少節(jié)點能量消耗的問題。在減少能量消耗的同時會帶來一些負面影響，如延時增加，吞吐量下降等，降低網絡的整體性能。在數據鏈路層的MAC層引入智能休眠機制，在有數據通過時，讓節(jié)點處于活動狀態(tài)，用于處理數據，在沒有數據通過時，使節(jié)點處于睡眠狀態(tài)。由于活動狀態(tài)和休眠

【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤礦井下安全監(jiān)控無線通信技術研究[J]. 陶崗.  無線互聯科技. 2017(21)
[2]井下無線技術在煤礦安全生產中的應用[J]. 詹明忠.  中國高新技術企業(yè). 2014(06)
[3]漏泄電纜無線通信系統(tǒng)在地下礦山的應用與研究[J]. 張濤.  現代礦業(yè). 2009(03)
[4]ZRP區(qū)域路由協議分析[J]. 李琳,武穆清.  數字通信世界. 2007(11)
[5]移動自組網中基于路徑穩(wěn)定性的QoS路由協議[J]. 彭革剛,楊疆湖,高傳善.  計算機研究與發(fā)展. 2004(06)

碩士論文
[1]車載網絡路由協議設計與優(yōu)化[D]. 林磊.國防科學技術大學 2010



本文編號：2924599