基于改进粒子群算法的物联网拓扑可靠性优化研究
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监 测 区、 理 想监 测 区 、 一般监 测 区、 拓 扑 结 构 的 层 数 以及 距 离 冗余 度 的 基 本 含 义 ， 构 建 拓 扑 可 靠 性 优
化模 型 ， 研 究 改进粒 子群 算 法 的基本 原 理 ， 提 出了传 统 粒 子 群 算 法 的缺 陷、 改 进 的 基 本 思 路 和 改 进 粒 子群 算 法的 求解 流程 ， 并 进 行 了物 联 网 拓 扑 可 靠 性 的 仿 真 分 析 ， 仿 真 结 果 表 明 改 进 粒 子 群 算 法 具
非 常重 要 。通 过对 物联 网远程 监控 系统 的拓 扑 可靠
物联 网拓 扑 结构 的 可靠性 是 提 高远程 监 测质 量 的重 中之 重 ， 通 常情 况下 可 以利 用 抗 毁 性 和 生 存 性 来 判 断 系统是 否 可靠 ］ 。
抗毁 性 是指 在 物 联 网拓 扑 结 构 一 定 的 情 况 下 ， 网络 在外 部 因素 的 破 坏 下 连 接 受 到 损 坏 ， 但 是 网络
性， 而 系统 的业 务性 能 指标 是必 须考 虑 的要 素 ， 例如 吞 吐量 、 时延 等性 能 指标 ［ １ ］ 。为 了提 高 物 联 网拓 扑
仍具 有传 输 数据 的能 力 。一般 情 况 下 ， 物 联 网监 测
系 统 的抗 毁 性 和 网 络 的 拓 扑 结 构 具 有 密 切 的 关 系 ，
法、 模 糊算 法等 ， 这 些算 法在 具有 一定 优 势 的同 时也 存 在一 些缺 陷 ， 例 如容易 陷入 局 部最 优 ， 产生 早熟 现
定义 为 Ｅ 其 中最 少 的边数 即为黏 合 度 ， 定义为：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ２ — ２ １
作者 简介 ： 崔 玉礼 （ １ ９ ７ ６ 一） ， 男， 山 东平 度 人 ， 烟 台职 业 学 院讲 师 ， 硕士 ， 研究方 向： 计 算 机 应 用技 术 。
性 优化 ， 能 够提 高 其 稳 定 性 。物 联 网远 程 监 测 系 统 的可靠 性 与 网络 规 模 和 数 据 传 输 链 路 密 切 相 关 ， 主 要 从 网络 可靠 性 、 通信 可靠 性 、 设Fra Baidu bibliotek备 可靠 性 以及业 务 可 靠性 四个 方 面 来 体 现 。一 般 情 况 下 ， 目前 的技 术 水 平能 够确 保远 程 监测 系统 的硬 件 具备 较高 的 可靠
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ４１ ５ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ２ ０ ９ ６ — １ ９ １ Ｘ ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０１ ４
目前 ， 物联 网技 术 正处 于飞 速发 展 的 阶段 ， 许多
领 域都 构 建 了基 于物联 网 的远程 监 控 系统并 且 加 以 应 用 。物联 网远 程 监 控 系 统 融 合 了无 线 传 感 器 技
可 靠性 优化 的有 效 性 ， 我 们 应 该 寻 求 一 种 行 之 有 效
的优化 方 法 ， 常用 的优化 算 法包 括蚁 群算 法 、 遗传 算
物联 网 拓 扑 网 络 中 的节 点 ｉ和 处 于 连 接 状 态， 断开 这两 个节 点 的全 部 连 接 通 路 所 需 要 的 边 数
一
５ Ｏ
一 一
第３ ５卷 Ｅ— ｒ ａｉ ｎ｛ Ｅｏ｝
大 原 学 院学 报 （ ２ ）
Ｎ 一
总第 １ ２ ２期
生 存性 是 指物 联 网拓 扑 网络在 外部 因 素 的破 坏
网络 的抗 毁 性指 标包 括 网络 的连 接度 和 黏 聚度 。
已知 一 个 物 联 网 拓 扑 网 络 结 构 Ｇ， 网 络 中 的 两 个
节点 ｉ 和 Ｊ连接时所 需 的节 点数定义 为 Ｇ ， ， 其 中最少 的节点 数 即为无 物联 网拓扑 网络 的连接 度 ， 定 义为 ：
Ｃ — ｍｉ ｎ ｛ Ｃ ｝ （ １ ）
第３ ５ 卷
第 １ 期
太 原 学 院 学 报
Ｖｏ１ ． ３５ ＮＯ ．１
Ｍａ ｒ ．２ Ｏｌ ７
２ ０ １ ７年 ３月
基 于 改 进 粒 子 群 算 法 的 物 联 网 拓 扑 可 靠 性 优 化 研 究
崔 玉 礼
（ 烟台职业学 院， 山东 烟 台 ２ ６ ４ ６ ７ ０ ）
象， 为 了避 免这 一缺 陷 ， 我们 将传 统 的粒 子群 算 法加 以改进 ， 从 而能 够确 保算 法获 得 全局 最 优解 ， 从 而提 高物 联 网拓 扑可 靠性 优化 的有效 性 。
术、 嵌 入式 技术 、 通 信技 术 以及 信息 处理 技术 对 监控 区域进 行 实时地 监 测 ， 系统 不 仅 能 够 对 监 测 目标 进
摘 要 ：为 了 提 高 物 联 网 拓 扑 网 络 的 工 作 性 能 ， 将 改 进 粒 子 群 算 法 应 用 于 物 联 网 拓 扑 可 靠 性
优 化 中 。 文 章 通 过 分 析 物 联 网拓 扑 可 靠 性 优 化 的 性 能 参 数 、 抗毁 性和 生存 性 的指 标 特性 ， 讨 论 基 本
行 可视 化监 测 ， 而 且 能 够 实 时 地 获 取 有效 信 息 。在 物 联 网远 程监控 系统 的应用 过程 中 ， 感 知层 的 能量 、
１ 物 联 网拓 扑 可 靠 性优 化 的性 能参 数
物联 网远程 监 测 系 统 是 非 常 复 杂 的 应用 系 统 ，
宽带、 计算 资源 以及 存储 资 源都 是有 限 的 。因此 ， 系 统 可靠 性对 于提 高 传输 信号 强度 和 系统 的实 用性 就
有较好 的优 化 能 力。 关 键 词 ：改 进 粒 子 群 算 法 ； 物联 网 ； 拓 扑 可靠性 ； 优 化 中 图 分 类 号 ：ＴＰ ３ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ６ — １ ９ １ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ５ ０ — ０ ４
化模 型 ， 研 究 改进粒 子群 算 法 的基本 原 理 ， 提 出了传 统 粒 子 群 算 法 的缺 陷、 改 进 的 基 本 思 路 和 改 进 粒 子群 算 法的 求解 流程 ， 并 进 行 了物 联 网 拓 扑 可 靠 性 的 仿 真 分 析 ， 仿 真 结 果 表 明 改 进 粒 子 群 算 法 具
非 常重 要 。通 过对 物联 网远程 监控 系统 的拓 扑 可靠
物联 网拓 扑 结构 的 可靠性 是 提 高远程 监 测质 量 的重 中之 重 ， 通 常情 况下 可 以利 用 抗 毁 性 和 生 存 性 来 判 断 系统是 否 可靠 ］ 。
抗毁 性 是指 在 物 联 网拓 扑 结 构 一 定 的 情 况 下 ， 网络 在外 部 因素 的 破 坏 下 连 接 受 到 损 坏 ， 但 是 网络
性， 而 系统 的业 务性 能 指标 是必 须考 虑 的要 素 ， 例如 吞 吐量 、 时延 等性 能 指标 ［ １ ］ 。为 了提 高 物 联 网拓 扑
仍具 有传 输 数据 的能 力 。一般 情 况 下 ， 物 联 网监 测
系 统 的抗 毁 性 和 网 络 的 拓 扑 结 构 具 有 密 切 的 关 系 ，
法、 模 糊算 法等 ， 这 些算 法在 具有 一定 优 势 的同 时也 存 在一 些缺 陷 ， 例 如容易 陷入 局 部最 优 ， 产生 早熟 现
定义 为 Ｅ 其 中最 少 的边数 即为黏 合 度 ， 定义为：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ２ — ２ １
作者 简介 ： 崔 玉礼 （ １ ９ ７ ６ 一） ， 男， 山 东平 度 人 ， 烟 台职 业 学 院讲 师 ， 硕士 ， 研究方 向： 计 算 机 应 用技 术 。
性 优化 ， 能 够提 高 其 稳 定 性 。物 联 网远 程 监 测 系 统 的可靠 性 与 网络 规 模 和 数 据 传 输 链 路 密 切 相 关 ， 主 要 从 网络 可靠 性 、 通信 可靠 性 、 设Fra Baidu bibliotek备 可靠 性 以及业 务 可 靠性 四个 方 面 来 体 现 。一 般 情 况 下 ， 目前 的技 术 水 平能 够确 保远 程 监测 系统 的硬 件 具备 较高 的 可靠
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ４１ ５ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ２ ０ ９ ６ — １ ９ １ Ｘ ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０１ ４
目前 ， 物联 网技 术 正处 于飞 速发 展 的 阶段 ， 许多
领 域都 构 建 了基 于物联 网 的远程 监 控 系统并 且 加 以 应 用 。物联 网远 程 监 控 系 统 融 合 了无 线 传 感 器 技
可 靠性 优化 的有 效 性 ， 我 们 应 该 寻 求 一 种 行 之 有 效
的优化 方 法 ， 常用 的优化 算 法包 括蚁 群算 法 、 遗传 算
物联 网 拓 扑 网 络 中 的节 点 ｉ和 处 于 连 接 状 态， 断开 这两 个节 点 的全 部 连 接 通 路 所 需 要 的 边 数
一
５ Ｏ
一 一
第３ ５卷 Ｅ— ｒ ａｉ ｎ｛ Ｅｏ｝
大 原 学 院学 报 （ ２ ）
Ｎ 一
总第 １ ２ ２期
生 存性 是 指物 联 网拓 扑 网络在 外部 因 素 的破 坏
网络 的抗 毁 性指 标包 括 网络 的连 接度 和 黏 聚度 。
已知 一 个 物 联 网 拓 扑 网 络 结 构 Ｇ， 网 络 中 的 两 个
节点 ｉ 和 Ｊ连接时所 需 的节 点数定义 为 Ｇ ， ， 其 中最少 的节点 数 即为无 物联 网拓扑 网络 的连接 度 ， 定 义为 ：
Ｃ — ｍｉ ｎ ｛ Ｃ ｝ （ １ ）
第３ ５ 卷
第 １ 期
太 原 学 院 学 报
Ｖｏ１ ． ３５ ＮＯ ．１
Ｍａ ｒ ．２ Ｏｌ ７
２ ０ １ ７年 ３月
基 于 改 进 粒 子 群 算 法 的 物 联 网 拓 扑 可 靠 性 优 化 研 究
崔 玉 礼
（ 烟台职业学 院， 山东 烟 台 ２ ６ ４ ６ ７ ０ ）
象， 为 了避 免这 一缺 陷 ， 我们 将传 统 的粒 子群 算 法加 以改进 ， 从 而能 够确 保算 法获 得 全局 最 优解 ， 从 而提 高物 联 网拓 扑可 靠性 优化 的有效 性 。
术、 嵌 入式 技术 、 通 信技 术 以及 信息 处理 技术 对 监控 区域进 行 实时地 监 测 ， 系统 不 仅 能 够 对 监 测 目标 进
摘 要 ：为 了 提 高 物 联 网 拓 扑 网 络 的 工 作 性 能 ， 将 改 进 粒 子 群 算 法 应 用 于 物 联 网 拓 扑 可 靠 性
优 化 中 。 文 章 通 过 分 析 物 联 网拓 扑 可 靠 性 优 化 的 性 能 参 数 、 抗毁 性和 生存 性 的指 标 特性 ， 讨 论 基 本
行 可视 化监 测 ， 而 且 能 够 实 时 地 获 取 有效 信 息 。在 物 联 网远 程监控 系统 的应用 过程 中 ， 感 知层 的 能量 、
１ 物 联 网拓 扑 可 靠 性优 化 的性 能参 数
物联 网远程 监 测 系 统 是 非 常 复 杂 的 应用 系 统 ，
宽带、 计算 资源 以及 存储 资 源都 是有 限 的 。因此 ， 系 统 可靠 性对 于提 高 传输 信号 强度 和 系统 的实 用性 就
有较好 的优 化 能 力。 关 键 词 ：改 进 粒 子 群 算 法 ； 物联 网 ； 拓 扑 可靠性 ； 优 化 中 图 分 类 号 ：ＴＰ ３ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ６ — １ ９ １ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ５ ０ — ０ ４