基于蚁群系统的WSN能量均衡多路径路由协议-论文.pdf

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1、2015年7月计算机工程与设计July2015第36卷第7期COMPUTERENGINEERINGANDDESIGNVo1．36No．7基于蚁群系统的WSN能量均衡多路径路由协议肖铖，孙子文(江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122)摘要：针对无线传感器网络节点能量有限和网络拥塞问题，采用一种基于蚁群系统的能量均衡多路径路由协议。在路由发现过程中，综合考虑节点最小剩余能量和平均剩余能量，通过跨层设计模型获取节点距离信息和节点队列长度作为启发式函数，利用蚁群系统的特点形成多路径的数据传输。仿真结果表明，该路由协议在端到端传输时延和能

2、量均衡等方面优于其它协议。关键词：无线传感器网络；多路径路由；蚁群系统；能量均衡；网络拥塞中图法分类号：TP393文献标识号：A文章编号：1000—7024(2015)07—1695—06doi：10．16208／j．issnl000—7024．2015．07．004Antcolonysystembasedenergy-balancedmulti—pathroutingprotocolforwirelesssensornetworksXIAOCheng，SUNZi—wen(SchoolofInternetofThingsEnginee

3、ring，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Aimingatsolvingtheenergylimitationofnodeandnetworkcongestioninwirelesssensornetworks，anenergy-balancedmulti—pathroutingprotocolbasedonantcolonysystem(ACSBMR)wasproposed．Duringtheroutesdiscoveryprocess，boththeminimumresid

4、ualenergyandtheaverageresidualenergyofnodeswereinvolved，andtheheuristicfunctionconsistedofthedistanceinformationandthequeuelengthbetweenadjacentnodeswhichwereobtainedthroughusingthecrosslayerdesignmode1．Thusmultipleroutingpathswereestablishedbytakingadvantagesofantcolon

5、ysystem．Simulationresultsindicatetheproposedprotocolisbetterthanotherprotocolsinendtoendtransmissiondelay，energybalanceandSOon．Keywords：wirelesssensornetworks；multi-pathrouting；antcolonysystem；energy-balanced；networkcongestion收敛速度等方面性能有一定提升，算法过程包括伪随机状0引言态转移规则、局部信息素更新和全局

6、信息素更新3个阶随着无线传感器网络(wirelesssensornetworks，段_2]。文献[3，4]分别将ACS算法、AS蚁群算法与博WSN)的规模逐步增大，频繁的网络通信极易造成通信路弈论方法和模糊推理方法相结合，以提高路由路径的质量，径拥堵、节点能量耗尽等问题。而合理有效的路由协议是降低网络能耗。然而，博弈论、模糊推理等方法的引入，解决这些问题的关键因素。因此，设计一种能量均衡、网加大了节点的计算处理时间，易带来网络拥塞等问题。基络拥塞程度低的路由协议成为无线传感器网络研究的目标于蚁群优化和能量路由的思想，文献[5-8]提出

7、关于之一[。WSN的蚁群算法能量路由协议。其中文献[5，6]在典型蚁群算法是一种仿生启发式群智算法，因其具有分布路由协议EEABR(energyefficientant-basedrouting)上进式、自组织、正反馈等系统特性，常用在解决无线传感器行了改进，EEABR协议是一种针对WSN的约束特点的主网络路由等组合优化问题上。作为蚁群算法的一个重要分动式能量有效蚁群路由算法，通过人工蚂蚁搜索能量高效支，蚁群系统(antcolonysystem，ACS)是对AS(ant且最短的路径来最大地延长网络生命期I9]。然而，作为单system

8、)算法改进的蚁群算法，在避免局部最优解、加快路径路由方式，其难以有效地解决能量均衡和网络拥塞等收稿日期：2014—07—19；修订日期：2014—09—22基金项目：国家自然科学基金面上基金项目(61373126)；江苏