基于蟻群算法的無線傳感器網絡分簇路由算法優(yōu)化.pdf

1、無線傳感器網絡中，節(jié)點相互協作、自主運行，通常布置在偏僻地區(qū)、野外或者敵方戰(zhàn)場等人員難以到達或不能到達的惡劣環(huán)境，而傳感器節(jié)點一般由電池供電，其能量十分有限。很顯然，通過更換電池來維持節(jié)點能量是不現實的，加之網絡中布置的節(jié)點數量多、覆蓋面積廣，這給傳感器網絡的設計和管理提出了挑戰(zhàn)。
　　 作為無線傳感器網絡的核心技術之一的路由協議，解決的是數據傳輸問題，它的主要設計目標是在滿足應用需求的同時盡量減少網絡節(jié)點能耗，均衡網絡開銷，從

2、而取得資源利用的整體有效性，延長網絡生存時間，擴大網絡容量，提高網絡吞吐率。因此，設計一個合理的路由協議是無線傳感器網絡中至關重要的。本文在分析無線傳感器網絡路由的基礎上，重點分析了經典的分簇路由算法低功耗自適應聚類路由協議LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)及其相關改進協議，并提出了改進算法。主要工作如下：
　　 (1)介紹了無線傳感器網絡及其路由協議的特點、分類，分析

3、了路由協議設計的關鍵問題和幾種典型的路由協議，并比較了它們的優(yōu)缺點。深入分析了LEACH協議及其相關的改進協議，并分析了其存在的不足。
　　 (2)介紹了蟻群算法的特點及其應用在無線傳感器網絡中的優(yōu)勢。
　　 (3)在成簇階段，提出了劃區(qū)成簇的改進算法A-LEACH。針對LEACH協議中簇頭節(jié)點在空間上分布不均以及隨機選取簇首的問題，提出了按區(qū)域劃分成簇的方法，使得每個簇內的節(jié)點數目相當，并在每一輪中選取能量最多的節(jié)點充

4、當簇首。理論分析表明，算法A-LEACH在網絡能耗均衡方面明顯優(yōu)于LEACH，從而延長了網絡的生存時間。
　　 (4)在數據通信階段，提出了改進算法MH-LEACH。算法針對LEACH協議中簇首與SINK節(jié)點直接通信的問題，引入蟻群算法，提出了帶有診斷機制的多跳路由算法。利用NS-2仿真，結果表明，MH-LEACH算法在能量消耗及節(jié)點存活數量上有明顯優(yōu)勢。
　　 (5)結合以上研究工作，提出了基于蟻群算法的改進的路由協議