能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究與改進(jìn).pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起掀起了世界信息產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展浪潮，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的新技術(shù)，在新一代網(wǎng)絡(luò)中扮演著特別重要的角色，并成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部署大量具有無線通信能力的低成本、微型傳感器節(jié)點(diǎn)，以自組織的方式形成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同完成對(duì)物理世界的感知任務(wù)。其已經(jīng)被應(yīng)用于軍事國防、農(nóng)業(yè)控制、環(huán)境檢測、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，具有十分廣闊的應(yīng)用前景，引起了許多國家學(xué)術(shù)界

2、和工業(yè)界的高度重視。但是由于傳感器節(jié)點(diǎn)主要采用電池作為能量來源，電池能量有限且通常無法補(bǔ)充或更換，因此節(jié)能設(shè)計(jì)成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的重要目標(biāo)。
　　 本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)現(xiàn)有的一些路由協(xié)議進(jìn)行了分類，并對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了具體的分析和比較。然后以如何有效均衡的利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量并延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間為課題，針對(duì)LEACH等協(xié)議提出以下兩種改進(jìn)路由算法:
　　 第一，通過分析經(jīng)典分簇路由算法LEACH

3、和非均勻分簇算法EEUC的優(yōu)勢與不足，提出了一種區(qū)域劃分和能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議ZECR協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)距離將整個(gè)監(jiān)測區(qū)域劃分為多個(gè)子區(qū)域，考慮在區(qū)域間采用非均勻分簇，解決由于多跳而產(chǎn)生的熱區(qū)問題。在選擇簇頭時(shí)充分考慮能量因素，確保只有符合能量標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)才能參與競爭簇頭。在簇間路由選擇下一跳節(jié)點(diǎn)的過程中，基于區(qū)域劃分的優(yōu)勢，選擇高能量區(qū)域的高能量簇頭節(jié)點(diǎn)作為中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)。仿真結(jié)果表明，ZECR協(xié)議適用于能量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，有效均衡了

4、網(wǎng)絡(luò)能量消耗，顯著延長了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。
　　 第二，在經(jīng)典分層路由協(xié)議LEACH基礎(chǔ)上，結(jié)合蟻群優(yōu)化算法，提出了一種新穎的改進(jìn)蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡路由協(xié)議EBACO協(xié)議。該協(xié)議使用非均勻分簇思想來解決能量空洞問題，在簇間路由發(fā)現(xiàn)階段，提出了前向區(qū)域和前向節(jié)點(diǎn)的概念，提高蟻群尋找路徑的有效性，然后采用改進(jìn)的蟻群優(yōu)化算法將能量因素融合在信息素中，并借鑒了帶精英策略的螞蟻系統(tǒng)和最優(yōu)-最差螞蟻系統(tǒng)的思想改進(jìn)了全局信息素的更新