基于蚁群优化策略的WSN路由研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:haibolovemj
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无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)应用的普及化,归功于无线通信、传感器、计算机等一系列技术的高速发展。由于无线传感器网络具有能量有限、工作环境恶劣、网络拓扑易变、数据相关性较大等特点,与MAC层协议一样,不能直接使用比较成熟的其它网络路由协议。无线传感器网络需要为其单独设计合适的路由算法来平衡各种不利因素所带来的性能影响,因此无线传感器的路由算法的研究就成为了当前的研究热点问题。本文详细探讨了无线传感器网络的典型路由协议,并对聚类算法和蚁群算法进行研究和分析,针对现有聚类算法在无线传感器网络路由协议中所存在的缺陷,提出了一种基于蚁群聚类策略的分簇路由算法。该算法运用改进的蚁群聚类算法对节点进行非均匀分簇,利用蚁群的信息素反馈机制来优化聚类的收敛速度,从而可以对传感器网络节点进行最优分簇,再根据能耗和与聚类质心的距离来选取簇头。同时设计了一个路径效用函数,该函数兼顾了传输路径上的各节点剩余能量和全网的总能耗,通过该函数的计算来选取剩余能量较多的簇头作为下一跳,形成以汇聚节点为根节点的多跳路由。仿真实验表明,该算法与LEACH算法和改进粒子群聚类的分簇算法比较,将减少远离汇聚节点簇头能量的消耗,有效地均衡网络能耗,延长网络生存周期。针对LEACH算法的通信代价过大和EEUC算法簇头能量消耗过快的缺陷,本文提出了一种基于蚁群优化的分簇路由算法。该算法通过广播计时的方式来竞选簇头,进行非均匀分簇,该广播计时中兼顾了节点的剩余能量,以均衡节点的能耗,并且对于簇间路由采用加入了最优路径评价的蚁群算法进行寻优,保证簇间通信建立最大程度降低能耗标准的路由,从而延长网络生存周期。仿真结果表明,与传统的LEACH算法和EEUC算法相比,该算法既能有效的解决“热区”问题,也能寻找到最优路径,使网络能耗降低,从而延长网络生存周期。
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