37、无线传感器网络任播通信路由协议及自组织无线网络拓扑控制研究

无线传感器网络任播通信路由协议及自组织无线网络拓扑控制研究

1. 无线传感器网络任播通信路由协议

1.1 最优解计算

为了找到从源节点到任意宿节点的路径，使用整数线性规划结合 GLPK 求解器进行研究。构建了一个 7×7 节点的网格拓扑，每个节点仅能与其四个直接邻居通信。尝试寻找从每个源节点到任意宿节点的路径，且路径间最小距离 δ = 2。源节点和宿节点随机选择，保证所有源节点相互距离为 δ，所有宿节点相互距离也为 δ。改变源节点和宿节点的数量，结果取 50 次模拟的平均值。

模拟结果表明：
- 平均最优路径成本随源节点和宿节点数量的增加而增加。当源节点和宿节点数量增多时，为确保路径不相交，路径会变长。
- 当源节点数量小于 4 时，总能找到最优解；当源节点数量为 5 或 6 时，找不到最优解，说明在 δ = 2 的情况下无法找到远距离路径，给定的整数线性规划公式限制过严，不适用于实际场景。

模拟在标准个人计算机上运行，耗时约 2 小时 35 分钟。结果显示，即使没有计算能力限制，在小实例中也并非总能找到最优解。在无线传感器网络中，节点计算能力有限，因此迫切需要一种基于现实假设的简单启发式算法来提供近似解。

1.2 启发式宿节点选择策略

1.2.1 常见策略

• 随机宿节点选择（RSS） ：随机选择宿节点，数据包通过从源节点到所选宿节点的最短路径进行路由。预计该策略在数据包丢失方面表现不佳，因为可能导致网络多个区域拥塞，拥塞还会因重传尝试增加延迟。
• 最近宿节点选择策略（CSSS）