大规模WSNs中多Sink节点优化部署遗传算法.pdf

《大规模WSNs中多Sink节点优化部署遗传算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、32传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第6期大规模WSNs中多Sink节点优化部署遗传算法范一呜，秦本涛(浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系，浙江衢州324000)摘要：大规模WSNs网络布局设计中，多Sink节点的选址是网络拓扑设计的关键步骤，它对于网络通信能耗的控制至关重要。提出了一种基于遗传进化算法的Sink节点优化选址算法，它利用遗传算法的全局寻优能力在有限的时间内获得问题的次优解，进而生成监测网络工作拓扑。仿真实验结果表明：与现有的启发式算法相比较，该算法所生成的网络布局结果对

2、于全局能耗控制有明显改进。关键词：大规模无线传感器网络；Sink选址；拓扑设计；遗传算法中图分类号：TP393．17文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)06--0032-04GeneticalgorithmformultipleSinknodeoptimaldeploymentinlargescalewirelesssensornetworksFANYi—ruing，QINBen—tao(DepartmentofInformationandElectronicEngineering，WestBranchofZhejiangUniversityo

3、fTechnology，Quzhou324000，China)Abstract：Indesignoflargescaleinwirelesssensornetworks(WSNs)，multipleSinknodelocatingisthekeystepinnetworkstopology．Itisthemostimportanttocontrolenergy—consumptionofnetworkscommunication．AnoptimizedlocatingalgorithmbasedongeneticevolutionforSinknodeispre

4、sented．Itusedoverallsituationoptimizingcapabilityofgeneticalgorithm，obtainsub-optimalsolutioninlimitedtime，andthengenerateworktopologyofmonitoringnetworks．Simulationexperimentsshowthatcomparedwithheuristicsalgorithm，theresultofnetworkslayoutgeneratedbythisalgorithmcanobviouslyimprove

5、overallsituationenergycontro1．Keywords：largescaleWSNs；Sinklocating；topologydesign；geneticalgorithm0引言类似P．Median中值问题，Sink节点的优化选址问题是一个通常，在只有一个Sink节点的小规模WSNs中，监测区NP-问题。此前的研究表明’，遗传算法等仿生学方法已域中的大量传感器节点一般通过平面型或层次型组网拓经被证明非常适用于求解各类NP-问题，它能在有限的时扑口]，采用直接或间接的方式与固定位置的Sink节点交换间复杂度下得出近似最优解。数据。然而，随着

6、WSNs应用领域的不断拓展，特别是森林本文提出了一个针对大规模WSNs的多Sink节点优防火、大流域生态监测和区域自然灾害防控等大规模化部署遗传算法，并对算法性能作了实验仿真分析。WSNs应用的出现，基于单一Sink节点的网络拓扑以及通1多Sink节点优化选址问题的数学模型信路由策略均面临因作用区域的扩展和通信距离的延伸所1．1网格模型导致的一系列问题J。监测覆盖区域传感器节点随机部署后网格化模型图如大规模WSNs应用中，传感器节点一般采用随机的方图1。在该网格中，随机预置的传感器节点分布在各个方格式加以部署。当系统感知到监测区域中各个传感器节点位内，经过优化选

7、址的多个Sink节点将部署在交叉点上。置后，网络中的多个Sink节点的部属就显得十分关键。因为便于问题的分析，引入以下假设：为Sink节点的选址和部署策略对WSNs的拓扑控制、组网1)一个传感器节点的无线通信覆盖区域理想化为一形态、通信协议以及能量控制关系密切。根据电磁波传播个圆，则图中组成网格的每个方格是该圆的内接正方形。模型j，整个监测覆盖区域可用网格(Grid)加以抽象，整个WSNs监测区域为一凸形区域；收稿日期：2009-09-01$基金项目：浙江省自然科学基金资助项目(Y1080023)第6期范一鸣，等：大规模WSNs中多Sink节点优化部署遗传算法3

8、32)监测区域中，随机预