基于蟻群算法的無線傳感器網絡路由協議研究與分析

湖北工業大學 盧大泉

基于蟻群算法的無線傳感器網絡路由協議研究與分析

湖北工業大學 盧大泉

無線傳感器網絡和其他的通信網絡，比如Adhoc網絡，有著很大的不同，所以導致無線傳感器網絡的路由協議的研究具有很大的意義以及挑戰性，例如，在無線傳感器網絡中，沒有全局的地址機制以及動態的拓撲結構和很有限的資源等等，這些年國內外學者不斷的研究提出了很多無線傳感器網絡的路由算法，本文在閱讀大量關于無線傳感器網絡路由協議數據的基礎上，對其進行了分析，比較，在吸取先進思想的基礎上，給出了一種基于蟻群算法的無線傳感器網絡路由協議算法

無線傳感器網絡；路由協議

這些年，伴隨著電子技術以及無線通訊的發展和不斷進步，使得功耗低、功能多的小型的無線通信傳感器節點得到了迅猛的發展，這些微型的無線通信傳感器節點結合了傳感、通信、數據處理等單元，隨之而來的是無線傳感器網絡的提出，無線傳感器網絡是計算機科學技術的一個比較新的研究領域，具有比較廣闊的應用前景。

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

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

（2）可擴展：由于傳感器節點可能非常多，因而要求其應用的各項技術能有效用于大規模網絡。

（3）自適應：能夠適應環境、網絡拓撲等動態變化以及網絡的高冗余特性等。

（4）簡單：由于傳感器節點的能力受限，因而現實可行的技術應簡單有效。

針對無線傳感器網絡的諸多要求和特點，目前圍繞這一領域的研究內容很多，主要可分為節點層面和網絡層面兩大部分。在節點層面的研究內容主要包括傳感器技術、低功耗芯片技術、無線通信技術等，網絡層面的研究內容主要包括低能耗路由技術、低能耗MAC協議、協同定位技術、時鐘同步技術、數據融合技術等。

作為無線傳感器網絡通信層的核心技術，本文著重研究低能耗路由技術。傳感器網絡應達到的要求使它的路由協議設計面臨著節能和提高擴展性2個關鍵性問題。現有的路由協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絡的特點和需求研究專門的協議。綜上所述，傳感器網絡路由技術的研究很有挑戰性，是一個開放性的研究課題。

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2017-09-10）