【无线传感】通过中间节点的移动实现的数据通信附Matlab代码

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🔥 内容介绍

在现代通信领域，利用中间节点移动特性促进数据传输的通信模式正逐渐兴起，其学名为 “通过中间节点的移动实现的数据通信”。该模式主要应用于移动自组织网络（MANETs）、延迟容忍网络（DTNs）以及部分移动无线传感器网络（MWSNs）等场景中，旨在借助节点移动性提升网络连通性与数据传输能力。

以移动自组织网络（MANET）为例，这是一种由移动节点动态自组织形成的无线网络，无需依赖固定基础设施（如基站或路由器）。节点可自由移动，通过多跳通信协作传输数据，适用于动态、无中心化设施的场景。由于节点移动，其网络结构频繁变化，链路可能随时断开，新节点也可能随时加入，这就需要实时更新路由。节点通过中间节点转发数据，从而扩展覆盖范围，例如 A 节点的数据可通过 B 节点转发至 C 节点。并且，所有节点平等参与路由决策和数据转发，不存在中心控制点。

再看无线传感器网络，其系统通常包含传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内或附近，以自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其它传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。其中，无线通信模块负责与其它传感器节点进行无线通信，交换控制信息和采集数据。而在这种网络中，节点的通信距离有限，一般在几百米范围内，节点只与邻居节点直接通信。若要与射频覆盖范围外的节点通信，就需通过中间节点进行路由，且多跳路由由普通节点完成，无需专门的路由设备。

在数据传输方面，多跳通信相较于单跳通信优势显著。多跳通信是信息通过链路上的多个节点转发完成传输，每个节点都能发送和接收信号，可与一个或多个对等节点直接通信，常用于构建 Ad Hoc 网络、无线传感器网络以及无线 Mesh 网络等。而单跳通信是指两个节点之间直接进行通信，数据只经过一个中间节点传输，如在传统的无线局域网中，每个客户端通过一条与 AP（接入点）连接的无线链路进行访问。多跳通信能够扩大覆盖范围，因为每个节点都可转发数据，增加了网络的连通性，使网络中任意两个节点间都能建立通信链路；还能降低能耗，提高网络性能和可靠性。不过，多跳通信需要节点间的协作和信息共享，这也增加了网络的复杂性。

为了更好地实现通过中间节点移动的数据通信，有研究者创建了包括中间节点、静态源节点和接收器节点的 WSN 模型。在中间节点上应用基本随机方式移动（RWM）算法来模拟节点的移动行为，该算法基于随机选择节点的目标位置，并在相应的时间间隔内将其移动到目标位置，以此模拟真实世界中节点不按固定轨迹移动的情况。同时，采用基本迪杰斯特拉（Dijkstra）路由协议处理网络中的数据传输和路由，该算法作为一种最短路径算法，可计算任意两个节点之间的最短路径，从而确定从源节点到接收器节点的最短路径，并将数据沿着该路径进行传输。最后通过比较使用该方法时的数据传输延迟、能耗和网络吞吐量等指标与使用其他方法时的指标，评估该方法的优劣，同时考虑不同节点密度下的性能变化，以及节点速度、通信范围和网络规模等因素对性能的影响。

在移动无线传感器网络中，节点运动行为控制也至关重要。有一种控制方法由汇聚行为、移动跟随行为和群体避障行为组成。其中，汇聚行为包括静态汇聚行为和动态汇聚行为，静态汇聚行为是领航节点指定目的地，跟随节点各自向目的地汇聚，动态汇聚行为是领航节点在向前移动，并在自身周围为跟随节点分布相应的坐标点，跟随节点在领航节点移动过程中，向其周围的坐标点移动；移动跟随行为指领航节点和跟随节点编队行进；群体避障行为由脱离模式、分群模式和聚群模式组成，脱离模式即个别节点脱离编队单独避障，避障后回归编队，分群模式即编队分解成两群各自避障，或编队集体左转或右转避障，聚群模式即编队缩小节点距离，整体避障。通过对这三种行为进行组合，可控制节点群执行任务，当遇到障碍时，根据节点检测到的障碍物信息，采用群体避障行为中的相应模式进行避障。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 阚今钟.蚁群优化于无线传感器网络路由算法的研究[D].江苏科技大学[2025-07-27].DOI:10.7666/d.d222496.

[2] 阚今钟.蚁群优化于无线传感器网络路由算法的研究[D].江苏科技大学,2013.

[3] 郭瑞星.基于ZigBee的无线传感网络RSSI定位算法的改进与实现[D].太原理工大学,2011.DOI:10.7666/d.d198512.

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