基于 Dijkstra 能量均衡的无线 HART 图路由算法.pdf

《基于 Dijkstra 能量均衡的无线 HART 图路由算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３７卷第１１期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１１２０１６年１１月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＮｏｖ．２０１６基于Ｄｉｊｋｓｔｒａ能量均衡的无线ＨＡＲＴ图路由算法向敏，唐亮，王平（重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆４０００６５）摘要：针对工业无线ＨＡＲＴ网络生存时间受节点能量限制的问题，提出一种能量高效均衡的图路由算法（ＥＥＢＧＲ）。该算法构建了适合无线ＨＡＲＴ图路由的新型层次化网络拓扑结构，在求取该拓扑图边的权值时，综合考虑节点能量均衡性指标、流量负载指标和链路传输能耗的

2、影响因素，进而构建出复合权值有向图，并利用改进的Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法为各节点决策最小代价的多路径子图路由，以达到全网节点能耗均衡。测试结果表明ＥＥＢＧＲ算法有效地减少了无线ＨＡＲＴ网络单个节点能耗、均衡了网络能量分布、延长了网络生存时间。关键词：无线ＨＡＲＴ；图路由；能量均衡；复合权值；Ｄｉｊｋｓｔｒａ中图分类号：ＴＰ３９３ＴＨ７０１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．５０１５ＥｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｇｒａｐｈｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎＤｉｊｋｓｔｒａｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴｎｅｔｗｏｒｋｓＸｉａｎｇＭ

3、ｉｎ，ＴａｎｇＬｉａｎｇ，ＷａｎｇＰｉｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ＆ＮｅｔｗｏｒｋｅｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｖｉｖａｌｔｉｍｅｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴｎｅｔｗｏｒｋｉｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｂｙｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏ

4、ｆｔｈｅｎｏｄｅｓ，ａｎｏｖｅｌｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｇｒａｐｈｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＥＥＢＧＲ）ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓａｎｅｗｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｇｒａｐｈｒｏｕｔｉｎｇｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴｎｅｔｗｏｒｋ．Ｗｈｅｎｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｗｅｉｇｈｔｓｏｆｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙｇｒａｐｈ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｎｏｄｅｅｎｅｒｇｙｂ

5、ａｌａｎｃｅ，ｔｒａｆｆｉｃｌｏａｄａｎｄｌｉｎｋｃｉｒｃｕｉｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ，ａｎｄａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｉｇｈｔｄｉｒｅｃｔｅｄｇｒａｐｈｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．ＴｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＤｉｊｋｓｔｒａａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏａｓｓｉｇｎｔｈｅｍｕｌｔｉｐａｔｈｓｕｂｇｒａｐｈｒｏｕｔｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｌｅａｓｔｃｏｓｔｆｏｒｔｈｅｎｏｄｅｓ，ａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｏｆｔｈｅｎｏｄｅｓｉｎｗｈｏｌｅ

6、ｎｅｔｗｏｒｋｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄＥＥＢＧＲａｌｇｏｒｉｔｈｍｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｄｅｓｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴｎｅｔｗｏｒｋ，ｂａｌａｎｃｅｓｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｅｎｅｒｇｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｌｏｎｇｓｔｈｅｓｕｒｖｉｖａｌｔｉｍｅｏｆｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴｎｅｔｗｏｒｋ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ；ｇｒａｐｈｒｏｕｔｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃ

7、ｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｉｇｈｔ；Ｄｉｊｋｓｔｒａ降低网络能耗、均衡能量分布的路由协议是延长网络生［２３］１引言存周期的重要方法。为此，根据无线ＨＡＲＴ标准规定的图路由机制，设计了一种能量高效均衡的图路由算法。无线ＨＡＲＴ是面向工业自动化设计的一种实时网状目前，针对工业无线网络能量均衡的路由控制技术，网络，ＨＡＲＴ基金会在２００７年推出的ＨＡＲＴ７．０版本中近年来国内外已经出了很多研究成果。文献［４］针对工［１］详细定义了该协议。无线ＨＡＲＴ网络通信技术应用到业无线ＨＡＲＴ网络时延和能耗的问题，结合遗传算法过程工业中，主要应用对象是固

8、定的传感器仪表和执行（ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＧＡ）和模拟退火算法（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ器仪表，由于仪表大多以电池供电，电池替换代价大的原ａｎｎｅａｌｉｎｇ，ＳＡ），提出了基于遗传及模