基于改进蚁群算法的无线传感器网络优化研究

发布时间：2020-05-18 18:06

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量部署在监测区域里面的微型传感器节点组成，以无线通信的方式实现多跳的自组织网络。它有广阔的发展前景，已应用于军事国防，卫生医疗，环境监测，商业智能等方面。但无线传感器网络受限于节点能量，传统路由算法不能满足能耗要求。蚁群算法适用于求解组合优化问题，动态适应性强，符合无线传感器网络特点。因此，为实现减少节点能耗和能量均衡，本文提出基于改进蚁群算法的能量优化策略，从而延长网络有效时间。 基本蚁群算法强调信息素的正反馈机制，引导算法向最优解演化。对于无线传感器网络而言，如果所有数据都沿着最优路径传送，路径上节点会因能量消耗过快而失效，影响网络有效时间。本文创新性地结合使用信息素的正反馈和负反馈机制，有效地均衡数据流量。另外，还采用了基于能量优化的自适应概率转移函数，部署多个汇聚节点等策略，实现高效的能耗和均衡要求。 本文使用NS2网络仿真器对所提出的改进策略进行仿真实验，与洪泛算法和基本蚁群算法进行对比分析，结果显示，本文提出的基于改进蚁群算法的能量优化策略，在减少能耗，节点能量均衡和网络有效时间方面，均优于上述两种算法，从此验证了优化策略的有效性。
【图文】：

图 2-2 无线传感器节点硬件系统结构图2.1.2 无线传感器网络协议体系结构无线传感器网络协议体系结构如图 2-3 所示。纵向包括五层网络通信协议，自下分别是应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，与 TCP/IP 的五层协议应。横向包括三个管理模块，分别为能量管理、移动管理和任务管理。其中，能量模块管理控制节点对能量的使用方式；传感器节点如何移动由移动管理模块负责，，同该模块维护着到达汇聚节点的路由表，保持邻居状态等；任务管理用以调度区域特务[13]。各层协议都涉及到三种管理，但有各自的侧重点。

图 2-2 无线传感器节点硬件系统结构图 无线传感器网络协议体系结构无线传感器网络协议体系结构如图 2-3 所示。纵向包括五层网络通信协议，自别是应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，与 TCP/IP 的五层协议横向包括三个管理模块，分别为能量管理、移动管理和任务管理。其中，能量管理控制节点对能量的使用方式；传感器节点如何移动由移动管理模块负责，块维护着到达汇聚节点的路由表，保持邻居状态等；任务管理用以调度区域特。各层协议都涉及到三种管理，但有各自的侧重点。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.5;TP212.9

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 段海滨,王道波;一种快速全局优化的改进蚁群算法及仿真[J];信息与控制;2004年02期

2 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽;无线传感器网络研究进展[J];计算机研究与发展;2005年01期

3 唐勇;周明天;张欣;;无线传感器网络路由协议研究进展[J];软件学报;2006年03期

相关硕士学位论文 前1条

1 周欣欣;蚁群算法在无线传感器网络中的应用研究[D];吉林大学;2006年

本文编号：2670117