无线传感器网络中能量感知的选播路由算法研究

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集数据采集、处理及通信于一体的无线集成传感器网络以其低廉的价格、便利的部署方式正得到越来越广泛的使用,对传感器网络各个方面的研究也成为目前学术界非常活跃的课题。路由协议是传感器网络的关键问题之一,选播是一种新的通信服务模式,它可改善网络的流量分布和提高传感器网络的整体性能,本文着重研究传感器网络中能量感知的分布式选播路由算法。根据传感器网络和选播通信的特点,本文首先分析现有的传感器网络选播路由协议。在此基础上,本文从均衡消耗整个网络的能量从而延长网络生存期的角度考虑,提出了两种分别基于权重和基于蚁群算法的选播路由算法。基于权重的选播路由算法根据邻居节点的剩余能量、到Sink的最小跳数和传输数据的能量消耗计算权重,并选择最小权重路径传输数据。算法利用权重让更多节点分担数据传输,使整个网络能量均衡消耗从而延长网络生存期。基于蚁群算法的选播路由算法根据路径上的信息素和网络中节点的跳数、剩余能量计算转移概率,并选取最大转移概率路径。算法利用蚁群算法的分布式并行寻径和正反馈的特点寻径,并利用蚁群算法的局部和全局更新规则更新信息素,进而控制网络流量分布,平衡网络负载,达到延长网络生存期的目的。本文根据研究的网络模型搭建仿真平台,并在此平台上对两种算法进行仿真实验和性能评价。在不同模拟网络环境中的仿真实验结果表明:基于权重和基于蚁群算法的选播路由算法都能较好的平衡网络负载和延长网络生存期,前者在网络生存期方面稍优于后者,后者在路径长度、延时和能耗方面略优于前者,两者都在一定程度上提高了传感器网络的整体性能,具有良好的路由性能。
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