基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法優(yōu)化.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作、自主運(yùn)行，通常布置在偏僻地區(qū)、野外或者敵方戰(zhàn)場等人員難以到達(dá)或不能到達(dá)的惡劣環(huán)境，而傳感器節(jié)點(diǎn)一般由電池供電，其能量十分有限。很顯然，通過更換電池來維持節(jié)點(diǎn)能量是不現(xiàn)實(shí)的，加之網(wǎng)絡(luò)中布置的節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、覆蓋面積廣，這給傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和管理提出了挑戰(zhàn)。
　　 作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一的路由協(xié)議，解決的是數(shù)據(jù)傳輸問題，它的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是在滿足應(yīng)用需求的同時(shí)盡量減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗，均衡網(wǎng)絡(luò)開銷，從

2、而取得資源利用的整體有效性，延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率。因此，設(shè)計(jì)一個合理的路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要的。本文在分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了經(jīng)典的分簇路由算法低功耗自適應(yīng)聚類路由協(xié)議LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)及其相關(guān)改進(jìn)協(xié)議，并提出了改進(jìn)算法。主要工作如下：
　　 (1)介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其路由協(xié)議的特點(diǎn)、分類，分析

3、了路由協(xié)議設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題和幾種典型的路由協(xié)議，并比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。深入分析了LEACH協(xié)議及其相關(guān)的改進(jìn)協(xié)議，并分析了其存在的不足。
　　 (2)介紹了蟻群算法的特點(diǎn)及其應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢。
　　 (3)在成簇階段，提出了劃區(qū)成簇的改進(jìn)算法A-LEACH。針對LEACH協(xié)議中簇頭節(jié)點(diǎn)在空間上分布不均以及隨機(jī)選取簇首的問題，提出了按區(qū)域劃分成簇的方法，使得每個簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目相當(dāng)，并在每一輪中選取能量最多的節(jié)點(diǎn)充

4、當(dāng)簇首。理論分析表明，算法A-LEACH在網(wǎng)絡(luò)能耗均衡方面明顯優(yōu)于LEACH，從而延長了網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。
　　 (4)在數(shù)據(jù)通信階段，提出了改進(jìn)算法MH-LEACH。算法針對LEACH協(xié)議中簇首與SINK節(jié)點(diǎn)直接通信的問題，引入蟻群算法，提出了帶有診斷機(jī)制的多跳路由算法。利用NS-2仿真，結(jié)果表明，MH-LEACH算法在能量消耗及節(jié)點(diǎn)存活數(shù)量上有明顯優(yōu)勢。
　　 (5)結(jié)合以上研究工作，提出了基于蟻群算法的改進(jìn)的路由協(xié)議