一種基于工業無線網絡的路由和資源分配算法

4 仿真實驗及分析
仿真實驗在OMNet++平臺上進行，拓撲采用8×8的Mesh結構，64個節點中包含一個網絡管理者，負責全網絡通信資源的分配。實驗節點以中科院自主設計的GAINS-2節點為原型，該節點與Mica2節點兼容。節點的微控制器采用Atmega128L，射頻芯片采用CC1000。網絡協議用Visual C++開發，網絡拓撲由.ned文件生成。
在網絡正常監控階段，當用戶端有查詢任務時，查詢報文將沿著網絡的拓撲結構傳播。圖6為模擬系統隨機生成的網絡拓撲以及路由協議建立的樹型結構。查詢任務一般具有周期性，沿網絡的梯度方向傳播。

網絡維護代價、平均加入時延和平均傳輸時延是衡量路由協議和通信資源分配算法性能的一個重要指標。仿真實驗結果如圖7所示，數據的傳輸時延與鏈路的質量密切相關。
在仿真實驗中，保持監控區域面積不變，改變網絡中節點的數目，為達到應用要求，需要增加節點的射頻距離，則能耗代價與節點的數目密切相關。圖8為網絡能耗代價與節點數目之間的變化關系。

工業無線傳感器監測網絡技術是無線網絡研究領域的一個新的研究方向。本文采用家族譜系的描述方法，提出了一種適用于復雜工業現場監測的工業無線傳感器網絡的路由和通信資源分配算法。這種通信資源分配算法采用分層、分時、分頻相結合的通信策略，充分利用了無線傳感器網絡的特性，能夠有效提高無線網絡的通信效率。由于工業無線監測網絡的工作環境具有多樣性，因此，未來的一個重要任務就是提高路由和通信資源分配算法的適應性和可靠性，克服外界環境變化造成的影響。
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