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设计一种节能高效的无线传感网络路由协议始终是无线传感网络研究领域的一个重要课题。无线传感网络路由协议-LEACH协议是一种经典的分簇路由协议,LEACH协议相比其他平面路由协议生命周期提高15%以上。然而LEACH协议还是存在不少使能耗过大的缺陷,为改进LEACH协议这些缺陷本文提出了一种节能高效的基于群智能算法的智能分簇路由协议SI-CRP协议。
本文提出的SI-CRP协议主要内容和创新点如下:
1.LEACH协议随机选举簇首的机制带来分簇不均匀的问题,这导致节点在发送数据时耗费过多能量,针对这个问题SI-CRP协议提出基于离散粒子群算法直接计算全局最优位置的簇首,从而使分簇均匀。
2.LEACH协议簇首与基站直接单跳通信的机制使簇首在发送数据时消耗大量能量,针对这个问题SI-CRP协议提出基于蚁群算法以节点通信能耗为权值的簇首间多跳路径算法,从而找到从某个簇首出发经过由其他簇首到基站的最小能耗多跳路径。
3.LEACH协议周期性重新全局分簇的机制也会消耗大量的能量,针对这个问题SI-CRP协议提出基于能量自感应的局部簇首更新机制,从而大大减少LEACH协议重新全局分簇消耗的能量。
4.本文用MATLAB对SI-CRP协议和LEACH协议进行仿真比较。分簇仿真实验的结果表明,对于相同的传感器节点位置分布,SI-CRP协议的分簇效果要比LEACH协议好的多,簇结构均匀簇首位置合理。协议运行仿真实验的结果表明,在相同的节点位置分布和网络工作模式下,SI-CRP协议的节点生命周期比LEACH协议延长1倍多,网络能耗也比LEACH协议节省一半多。
本文提出的SI-CRP协议以改进LEACH协议缺陷为目标,结合群智能算法的研究成果,将改造后的群智能算法应用于无线传感网络分簇路由协议,降低了网络工作能耗,延长了网络生命周期。