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关于物联网用户信息传送路径优化选择仿真

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对物联网用户信息的传送路径进行优化选择,能够有效降低用户信息传送过程能耗.对用户信息传送路径进行优化选择,需要利用评价标准构成的判断矩阵,建立适应度函数,完成物联网用户信息传送路径的优化选择.传统方法首先以种群编码为依据,对适应度函数、交叉算子等进行改进,但忽略了建立适应度函数,导致路径选择精度低.提出改进遗传算法的物联网用户信息传送路径优化选择方法,首先利用评价标准构成的判断矩阵,生成物联网用户信息传送路径选择的目标函数,改进遗传算法建立物联网用户信息传送的适应度函数,对选择的目标函数进行求解,从而实现物联网用户信息传送路径优化选择,实验结果表明,所提方法提高了用户信息传送速度,降低用户信息传送的损耗和成本.

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第35卷第3期

计算机仿真

2018年3月

文章编号：1006—9348(2018)03一Oll9—04

关于物联网用户信息传送路径优化选择仿真

牵瑶

(沈阳师范大学，辽宁沈阳110034)

摘要：对物联网用户信息的传送路径进行优化选择，能够有效降低用户信息传送过程能耗。对用户信息传送路径进行优化

选择，需要利用评价标准构成的判断矩阵，建立适应度函数，完成物联网用户信息传送路径的优化选择。传统方法首先以种

群编码为依据，对适应度函数、交叉算子等进行改进，但忽略了建立适应度函数，导致路径选择精度低。提出改进遗传算法

的物联网用户信息传送路径优化选择方法，首先利用评价标准构成的判断矩阵，生成物联网用户信息传送路径选择的目标

函数，改进遗传算法建立物联网用户信息传送的适应度函数，对选择的目标函数进行求解，从而实现物联网用户信息传送路

径优化选择，实验结果表明，所提方法提高了用户信息传送速度，降低用户信息传送的损耗和成本。

关键词：物联网；信息传送；路径选择

中图分类号：TP301

文献标识码：B

Simulation of User Information Transfer

for Internet of

Path

Optimization

Things

LI Yao

Normal

110034，China)

University，Shenyang Liaoning

(Shenyang

research

for

method

path optimization

ABSTRACT：This

focuses

selection of Internet user information transmis—

sion based on

matrix formed

evaluation standard is used to

by gen—

improved genetic algorithm．Firstly，the judgment

crate the

function of selection of Intemet user information

path

is im·

objective

transmission，and genetic algorithm

then the selected

to establish fitness function of Internet user information

function

transmission，and

proved

objective

as to realize the

and

selection transmission

of Internet user

path

solved，SO

optimization

method

information．Experimen—

tal result shows that the

transmission rate of user information and reduces the transmission

proposed

improves

lOSS and cost of user information．

choice

transfer；Path

KEYWORDS：Internet

things；Information

行构建，以传送路径最短为目标利用免疫克隆算法对数学模

型进行求解，从而得到物联网用户信息传送最优路径[6】。该

方法由于用户信息传送距离短，损耗小，引起了相关专家学

者研究的高度重视"f]。

引言

随着计算机互联网技术的发展，嵌入式技术的普及应

用，物联网广泛应用于军事、医疗、社会等各个领域[1]。在物

联网用户信息传输过程中。信息传送路径的选取效果是影响

传送用户信息的完整性、降低信息传送成本的重要因素心]。

目前，随着目前对用户信息传送工作重视程度的加深，物联

网用户信息传送路径问题已成为研究的重点问题【3]，对用户

信息传送路径进行优化选择，从而保证用户信息传输路径距

离最短，传输用户信息损耗最小，传送成本最小[4。5]。目前广

泛使用的是基于免疫克隆算法的物联网用户信息传送路径

优化选择方法．首先根据用户信息传送的所有路径建立路径

选择问题的数学模型．引入克隆选择、克隆删除、受体编辑、

体细胞高频变异、抗体循环补充等思想，对免疫克隆算法进

随着物联网的发展，对其用户信息传送路径的选择问

题，已成为当前研究的重点课题，随着对该课题研究内容的

深入，产生了大量研究成果，例如文献[8]提出的基于改进蚁

群算法的用户信息传送路径优化选择方法．首先对用户信息

传送路径选择问题特点进行分析，并根据问题特点利用蚁群

算法建立数学模型，并对蚁群算法进行改进．利用局部选择

方法，提高算法的收敛速度，并通过更新方式改进调整用户

信息残留程度，从而完成基于改进蚁群算法的物联网用户信

息传送路径优化选择方法。文献[9]提出了一种基于改进遗

传模拟退火算法的用户信息传送路径选择方法．首先确定用

户信息传送路径优化选择目标，并根据目标建立信息传送数

收稿日期：2017—07—25修回日期：2017—08—02

一119—

万方数据

学模型，以种群编码为依据，对遗传算法中的适应度函数、交

叉算子等进行改进，在此基础上．提出一种新的Metropolis准

则，是模拟退火算法的跳变更具有规律性，从而保证数学模

型求得最优解，完成用户信息传送路径优化选择方法。文献

[10]提出了一种基于元胞遗传算法的信息传送路径优化选

择方法，首先对物联网用户信息传送数学模型进行分析．建

立目标函数。并将目标函数作为元胞遗传算法的适应度函

数，采用重复消除的修复方案对适应度函数进行求解，从而

实现网用户信息传送路径优化选择。

的节点，r=(下。，下．，Jr。)表示信息离开路径上各个节点的

时刻。当实验最小的路径不止一条时，则选择节点最少的路

径来传送用户信息。

综上所述可以说明物联网用户信息传送路径选择原理，

利用该原理完成对用户信息传送路径的优化选择。

物联网用户信息传送路径优化选择方法

3．1

生成用户信息传输路径评价矩阵

通过分析目标层、准则层、方案层的关系，利用基于路径

综观上述物联网用户信息传送路径优化选择方法。都无

法实现路径传送的带宽利用率与收敛速度之间的协调。无法

保证得到的路径是物联网用户信息传送的最优路径。为此，

提出一种基于改进遗传算法的信息传送路径优化选择方法。

长度、数据完整性、能量消耗、接收延时的评价标准构成的判

断矩阵，生成用户信息传送路径评价矩阵。

物联网用户信息传送路径优化选择问题可分为3个层

次：目标层0、准则层c、方案层P，对目标层，准则层的四个

因素：路径长度、数据完整性、能量消耗、接收延时的相对重

要性通过两两对比构成判断矩阵。确定准则对于目标的权

重值。

2物联网用户信息传送路径选择原理

为了实现对物联网用户信息传送路径优化选择．降低嵌

入式用户信息传送成本和损耗。为了得到最短的时间路径，

采用时延代价作为信息传送路径优化选择目标，通过选择，

得到用户信息从开始节点到目标节点的总时延最小路径。

采用基于Dijkstra算法对信息传送路径进行选择，具体过程

表述如下。

将得到的数值填入并排列形成判断矩阵A

1／2

(8)

1／4

1／3

l／7

l／5

1／2

设定物联网用户信息传送的起点和终点分别为s和d，t。

表示用户信息开始传送的时刻，则Dijkstra算法计算得出的

传送路径用链路形式可以表示为

(1)

m一-))

P州=(f。。(丁。)，f。n(Jr· )，，lvm_ld(r

式中，q表示传送路径上第i个节点，r。表示用户信息离开第i

个节点的时间，2。．表示节点i和节点i+1之间的路径。节

点离开时间可以表示为

耻B；1／3]

1／2

(2)

下o=t，+∞。．

(3)

丁。=丁卜l+d。．．。(r卜1)+占f

，

’

式中，∞。表示节点的缓冲时延，占。表示节点q的等待时延，

驴黔· 1：／8s]

驴h一

耻坛1，：j

d，．。(r。)是节点q在时刻t将数据发送到节点』的传输时

延，包括用户信息发送时延和路径传输时延，从而得到

Dijkstra算法中代价可以表示为：

当链路连通时间大于信息发送时延时

(4)

cost。‰ =占。+d。si+l(r．)

当链路连通时间小于信息发送时延时

(5)

c。sf。m=∞

则物联网用户信息传输中时延代价可以表示为

(6)

c。哦。一。+ f¨ 。‰ 。(下。)· dvyi+1(r；)

传送路径判断矩阵B，计算满足式(13)的特征根和特征向

则以时延为代价的最优用户信息传送路径可以表示为

(7)

c吲。rain=s。+min z吼+．(下。)· d。ivi+1(f；)

(13)

BW=A。。W

通过上述论述．利用Dijkstra算法完成用户信息传送时

式中，A。。表示判断矩阵B的最大特征根，W表示相对于A。。

间最短路径的计算：仃=(s，”。，”。。d)表示信息传送路径上

一120一

万方数据

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