無線傳感網絡拓撲結構的FW-PSO算法優化分析

趙夢龍

（貴州開放大學（貴州職業技術學院） 貴州省貴陽市 550023）

無線傳感網絡在具體的運用中，往往會表現出一定的抗毀性，又加上該網絡所處的應用環境比較復雜，導致無線信號在傳輸的過程中，經常出現中斷問題，甚至出現網絡資源被黑客、病毒、不法分子惡意攻擊現象，為了從根本上解決以上問題，提高無線傳感網絡性能，如何科學利用FW-PSO 算法，優化網絡拓撲結構是技術人員必須思考和解決的問題。

1 FW-PSO算法概述

FW-PSO 算法主要是指通過采用加快收斂速度的方式，快速計算出計算機網絡最優解，該算法的操作步驟主要體現在以下三個方面：

（1）利用PSO 算法，對粒子群不斷進化，從而適應性強的最優粒子，并淘汰掉適應性差的粒子[1]，從而實現對種群規模的精簡和優化。

（2）利用煙花算法，從爆炸處理、變異處理和選擇操作三個環節出發，對保留下來的多個粒子進行擇優選擇，從而得到適應性更強的grounm-n 粒子。

（3）采用PSO 算法與煙花算法相結合的方式，對grounm-n粒子進行優化處理，從而形成適應性更強的新粒子群，為下次迭代次數的增加發揮出重要作用。

2 無標度特性的WSN拓撲結構模型及優化求解過程

2.1 無標度特性的WSN拓撲結構模型

為了充分發揮和利用FW-PSO 算法的應用優勢，現利用無線傳感網絡特征，對網絡拓撲結構進行優化處理，從而淘汰路徑冗余操作步驟，從而不斷提高自然連通度，以實現對無線傳感網絡抗毀性的全面增強[2]。同時，還要針對WSN 拓撲結構模型的無標度特性，采用構建無線傳感網絡模型的方式，不斷縮小無線傳感網絡處理成本，為提高網絡拓撲結構優化效果創造良好的條件。

2.2 FW-PSO算法求解過程

在FW-PSO 算法的應用背景下，為了實現對網絡拓撲結構的科學優化，首先，技術人員要針對WSN 拓撲結構模型的無標度特性，實現對連續優化問題的分析和解決，在此基礎上，利用已構建好的無線傳感網絡模型[3]，采用變量控制的方式，提高最優解的求解速度。其次，還要對粒子群進行尋優處理，盡可能提高粒子群環境適應性，長，還要針對無線傳感網絡性能，編寫網絡拓撲結構偽代碼，以提高網絡拓撲結構優化處理效果。FW-PSO 算法偽代碼如表1 所示。

表1：FW-PSO 算法偽代碼

3 仿真實驗及分析

3.1 優化拓撲結構的實驗仿真

為了更好地驗證網絡拓撲結構FW-PSO 優化算法的可靠性和有效性，現采用仿真實驗的方式，將網絡監控區域設置為10000m2，仿真參數設置如表2 所示。在這個過程中，首先，要根據無線傳感網絡運行特征[4]，構建網絡拓撲結構模型，從而形成臨接矩陣，然后，根據如表2 所示的仿真參數設置信息，實現對FW-PSO 算法的初步優化和應用。

表2：仿真參數設置

圖1：自然連通度隨迭代次數變化情況

圖2：隨機攻擊時網絡連通性對比

其次，嚴格按照FW-PSO 算法步驟，得出FW-PSO 算法最優解，以實現扥站網絡拓撲結構的有效完善和改進，實驗結果如圖1 所示。從圖中可以看出，自然連通度與進化代數之間存在正相關關系，自然連通度會隨著進化代數的增加而增加，在FW-PSO 算法的應用背景下，自然連通度與FW-PSO 算法存在一一對應關系[5]。由此可見，通過利用FW-PSO 算法對網絡拓撲結構進行優化，不僅有效地提高了無線傳感網絡的抗毀性，還保證了算法的收斂效率，為保證尋優結果的準確性、真實性提供有力的保障。

3.2 抗毀性分析

為了實現對無線傳感網絡抗毀性的有效分析和研究，現從動態抗毀性和靜態抗毀性兩個角度出發，以保證抗毀性分析結果的真實性和準確性。在這個過程中，首先，要采用攻擊方案，對無線傳感網絡的級聯故障檢測流程進行優化和完善，在此基礎上，采用動態抗毀方式，盡可能提高無線傳感網絡的節點數量[6]。其次，還要根據無線傳感網絡級聯故障類型，在FW-PSO 算法的應用背景下，對網絡拓撲結構的襲擊閥值進行統計和整理，并得出最優解，以達到提高計算機網絡抗毀性的目的，為后期更好地控制網絡拓撲結構的連通性提供重要的依據和參考。此外，為了更好地驗證無線傳感網絡的穩定性和可靠性，技術人員要利用FW-PSO 算法，針對無線傳感網絡靜態抗毀性，不斷提高無線傳感網絡整體運行效率和效果，以實現對網絡連通性的有效增強，只有這樣，才能提高網絡拓撲結構的優化處理效率和效果。隨機攻擊時網絡連通性對比結果如圖2所示，從圖中可以看出，當網絡拓撲結構經過優化處理后，無線傳感網絡遭受蓄意襲擊的可能性有所下降，由此可見，無線傳感網絡的抗毀性越來越明顯。同時，無線傳感網絡連通性隨著攻擊節點個數的增加而呈現出不斷下降趨勢，但是，FW-PSO 算法所對應的連通性下降速度較慢，這為進一步提高網絡拓撲結構的連通性打下堅實的基礎。另外，在FW-PSO 算法的應用背景下，網絡拓撲結構經過優化處理后，極大地提高了應對隨機故障能力，為保證無線傳感網絡的穩定性、可靠性和安全性，提高網絡拓撲結構的連通性產生積極的影響。

4 結束語

綜上所述，為了進一步提高無線傳感網絡性能，實現對網絡拓撲結構的全面優化和完善，技術人員要重視對FW-PSO 算法的應用，該算法主要繼承和發揚了煙花算法的多樣性以及PSO 的強大搜索特性，因此，FW-PSO 算法具有收斂效率高、搜索能力強等特征，在FW-PSO 算法的應用背景下，技術人員成功構建和應用了無線傳感網絡模型，并采用自然連通的方式，利用最優函數，實現對網絡模型相關變量的智能化調整和控制，為最大限度地提高無線傳感網絡的運行性能，保證網絡拓撲結構的連通性和穩定性打下堅實的基礎。