基于免疫算法的无线传感器网络路由算法的研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文基于免疫算法的无线传感器网络路由算法的研究姓名：张艳双申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：毕晓君20090301哈尔滨T程大学硕士学位论文摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)就是由大量的随机部署在目标区域的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个网络系统。传感器节点感知、采集和转发网络覆盖的地理区域中感知对象的各种信息，并发送给用户。其在军事国防、城市管理、医疗、环境监测等许多重要领域都有广阔的应用前景，得到了学术界和工业界的极大关注

2、，被认为是2l世纪最重要的技术之一。无线传感器网络系统通常包括：传感器节点、汇聚节点和管理节点j传感器节点是无线传感器网络的核心。传感器节点的通信能力、计算能力和存储能力都十分有限，传感器节点能量受限是无线传感器网络中的主要问题，良好的路由算法能够有效地提高网络内节点的能量利用效率，延长网络的生存周期。本文在深入理论分析的基础上，应用免疫算法对现有的遍历型和层次型路由算法进行改进，目的在于提高无线传感器网络中节点的能量利用效率，适应无线传感器网络中不同应用的要求。本文首先提出了基于免疫算法的自适应数据融合路由算法。使用

3、免疫算法求解移动代理的路由问题时，算法综合考虑移动代理在路由过程中传输能量和融合能量的开销，根据数据融合算法的能量开销和节能增益，对移动代理迁移到各节点时是否执行数据融合进行自适应调整，使得MA在路由过程中收集、融合相关节点测量数据的同时，保持总的能量开销接近最优。仿真结果表明，改进算法在不同节点规模时都具有更好的能量利用效率，也适合不同融合开销的要求，具有更小的系统延时。针对基于移动代理的层次型路由算法的不足和缺点，又提出基于免疫算法的层次型改进路由算法，将移动代理技术和分簇理论相结合，算法首先应用免疫算法对网络内的

4、传感器节点进行优化分簇，在簇首的选择时充分考虑节点的剩余能量等因素，在得到网络内节点能量高效的分簇信息之后，为了哈尔滨工程大学硕士学位论文避免所有的簇头都与基站进行远距离通信消耗过多的能量，再次应用免疫算法得到一条遍历所有簇头节点的能量高效的优化路径提供给移动代理，移动代理在网络中按序遍历簇头节点并访问簇头节点上的数据，最终返回给基站节点。实验结果表明，改进算法能够增加网络的最大传输次数，延长了网络的生存周期。本文又对提出的基于免疫算法的遍历型和层次型改进路由算法进行了比较分析，实验结果表明：同等条件下，基于免疫算法的

5、层次型路由算法具有较少的能量消耗，却有较大的系统延时，而基于免疫算法的遍历型自适应融合路由算法，虽然能量消耗相对较大，但是却有较少的延时。无线传感器网络的路由算法具有应用相关性。不同应用中的路由算法可能差别很大，没有一个通用的路由协议，实际应用中可以根据不同的应用要求选择不同的路由算法，因此可以说，本文提出的两种改进算法是有效的，也是有意义的。关键词：无线传感器网络；数据融合；移动代理；免疫算法；分簇哈尔滨T稗大学硕十学位论文ABSTRACTWirelessSensorNetworks(WSN)ismadebyalar

6、genumberofthesesmallandlow-costsensornodeswhicharerandomlydeployedinthetargetregioncallformaself-organizednetworksystem，Thesensornodessense，gatherandtransmiteachkindofinformationoftheregionwhichiscoveredbythewholesenornetwork,andthentransmitittotheuser．WSNhasbro

7、adapplicationprospectsinmanyimportantfields，suchasmilitaryandnationaldefense，urbanmanagemenLmedical，environmentalmonitoringetc．Ithasattractedhighattentioninacademiaandindustryfields，itisconsideredasoneofthemostimportanttechnologyofthe21stcentury．WSNusuallyinclud

8、essensornodes，gatheringnodesandmanagementnodes，anditscoreiSthesensornodes．Thesensornodeshavelimitedcommunicationcapacity，computationcapacityandstorageresourceandtheya