基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究與分析

湖北工業(yè)大學(xué) 盧大泉

基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究與分析

湖北工業(yè)大學(xué) 盧大泉

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和其他的通信網(wǎng)絡(luò)，比如Adhoc網(wǎng)絡(luò)，有著很大的不同，所以導(dǎo)致無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的研究具有很大的意義以及挑戰(zhàn)性，例如，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，沒有全局的地址機制以及動態(tài)的拓撲結(jié)構(gòu)和很有限的資源等等，這些年國內(nèi)外學(xué)者不斷的研究提出了很多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由算法，本文在閱讀大量關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對其進行了分析，比較，在吸取先進思想的基礎(chǔ)上，給出了一種基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議算法

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；路由協(xié)議

這些年，伴隨著電子技術(shù)以及無線通訊的發(fā)展和不斷進步，使得功耗低、功能多的小型的無線通信傳感器節(jié)點得到了迅猛的發(fā)展，這些微型的無線通信傳感器節(jié)點結(jié)合了傳感、通信、數(shù)據(jù)處理等單元，隨之而來的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的提出，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是計算機科學(xué)技術(shù)的一個比較新的研究領(lǐng)域，具有比較廣闊的應(yīng)用前景。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量無線傳感器節(jié)點互連而成，是傳感器向微型化、智能化和無線通信化的延伸。根據(jù)傳感器節(jié)點在使用中是否移動，可將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分為靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，其中大多數(shù)是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)。在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點被隨機地或按一定要求布置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，并根據(jù)用戶的要求，可對溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力等環(huán)境參數(shù)進行測量，或者感知物體的運動速度和方向等。在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點一般被安置在可移動的物體上，如車輛或被監(jiān)測的動物，它將隨物體的移動而移動。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景廣闊，它己經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點。作為一項正在發(fā)展中的技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還有許多技術(shù)問題需要解決。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能達到以下要求：

（1）低能耗：低能耗的要求基于2種原因：一是由于傳感器節(jié)點的體積小，因此能量供給有限；二是由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境往往難以更新電池或因更新代價大而不可操作。節(jié)點的能耗大小對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存時間具有重大影響，是其核心優(yōu)化目標之一。

（2）可擴展：由于傳感器節(jié)點可能非常多，因而要求其應(yīng)用的各項技術(shù)能有效用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。

（3）自適應(yīng)：能夠適應(yīng)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)拓撲等動態(tài)變化以及網(wǎng)絡(luò)的高冗余特性等。

（4）簡單：由于傳感器節(jié)點的能力受限，因而現(xiàn)實可行的技術(shù)應(yīng)簡單有效。

針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的諸多要求和特點，目前圍繞這一領(lǐng)域的研究內(nèi)容很多，主要可分為節(jié)點層面和網(wǎng)絡(luò)層面兩大部分。在節(jié)點層面的研究內(nèi)容主要包括傳感器技術(shù)、低功耗芯片技術(shù)、無線通信技術(shù)等，網(wǎng)絡(luò)層面的研究內(nèi)容主要包括低能耗路由技術(shù)、低能耗MAC協(xié)議、協(xié)同定位技術(shù)、時鐘同步技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)等。

作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信層的核心技術(shù)，本文著重研究低能耗路由技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)達到的要求使它的路由協(xié)議設(shè)計面臨著節(jié)能和提高擴展性2個關(guān)鍵性問題?，F(xiàn)有的路由協(xié)議都不能很好地解決這2個問題，因此有必要針對傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點和需求研究專門的協(xié)議。綜上所述，傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)的研究很有挑戰(zhàn)性，是一個開放性的研究課題。

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2017-09-10）