无线传感网多参数路由均衡机制研究

无线传感器网络能够实时监测覆盖区域内各种物理量的动态变化情况，在军事、环境监测等领域获得了广泛应用。由于无线链路的时变特性、网络结构的动态变化等因素，使得无线传感网的路由设计一直是研究的热点和难点。当前的路由算法主要是基于单目标的性能优化，算法性能随着应用的差异产生很大的不同。针对多参数系统在实际情况中的应用需求，以传包率、时延、抖动、吞吐量、能耗等为衡量指标，结合模糊理论，提出一种基于GRC的多参数均衡的路由机制。实验结果表明，基于GRC的方法可以有效选择最优化算法，依据评估结果动态选择最优化算法，在中等流量情况下，系统能够获得32%的整体性能增益。方法实现了算法性能的定量分析、性能排序，结果可以为无线传感网性能评估提供一定的理论依据，也可以为算法优化提供方向。

无线自组网是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的自治系统。除作为终端节点外，网络中的每个节点还充当中继的角色。无需基础设施支持的特性令无线自组网在军事、应急救援、移动会议等领域有着广泛的应用前景。自组网的研究始于上世纪70 年代，兴盛于本世纪初。IETF 专门成立了IP 协议工作小组，着力研究路由协议，用以应对无线链路的不稳定性、拓扑结构时变性等导致的自组网性能下降问题。

虽然研究人员提出了诸如DSDV [1], DSR [2], AODV [3] and OLSR [4]等路由协议， 但是如表1 所示， 这些算法的性能因为边界条件的改变而产生差异。产生这一现象的根本原因在于，当前算法的设计都是基于单一目标的(如改善时延等)。

本文从多目标角度提出一种自组网环境下的自适应算法，根据应用要求，动态选择路由协议，达到路由最优化的目的。

2. 自适应算法模型 自适应算法如图1 所示。具体流程如下：①通过分析应用要求，确定算法需要达到的多目标(即性能指标)；②根据应用条件，使用两两比较的方法确定指标间的相互重要性，计算指标权重；③使用基于GRC 的评估模型，对算法性能进行排序；④依据排序，实现路由算法自适应选择。

3. 算法实现 主要通过系统仿真的研究方法研究自适应算法的性能，使用开源的仿真软件NS-2 [8]作为主要仿真工具。以DSDV 和DSR 为例，描述自适应算法。DSDV 是一种主动式路由，不管是否有节点间的数据传