基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法研究

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1、分类号TP393密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-30852-(2016)-01096重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法研究英文题目ResearchonWirelessSensorNetworksRoutingProtocolBasedonAntColonyOptimization学号S130131127姓名严锦川学位类别工程硕士学科专业电子与通信工程指导教师范时平副教授完成日期2016年6月8日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，

2、除了文中特别加＾标［注和致谢的地方外，论文中不包含他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆邮由大举或其佈迫仿的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的人员对本文研究做出的贡献均己在论文中作了明确的说明并致谢意。、、作者签名：７為铺）曰期；作／炸月曰Ａｇ学位论文版权使用授极书本人完全了解重庆邮电大学有权保留、使用学位论文纸质版和电子版的规定，即学校有权向国家有关部口或机构送交论文，允许论文被查阅和借阅等。本人授权重庆邮由大学可Ｗ公布本学位论文的全部或部分内容，可编入有、分析或评价关数据库或信息系统

3、进行检索，可１＾采用影印、缩印、扫描或拷贝等复制手段保存、汇编本学位论文。。）（注：保密的学位论文在解密后适用本授权书作者签名导师签名；：？７／曰曰期：文户月曰曰期１４年会月２Ｓ：＞－■重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSNs)是指由大量传感器节点通过无线网络技术连接并进行信息感知和采集的新一代传感器网络。WSNs能够深入部署于不适合部署有线网络的环境，在军情检测、自然抢险等诸多领域有较广泛的应用。无线传感器网络节点能量有限且不易补充，传感器节点将监测数据发送至

4、汇聚节点时，若采用传感器节点与基站直接通信的方式，距离较远的节点由于长距离数据传输，能量消耗过快；若采用多跳传输的方式，距离较近的节点由于过多的承担转发任务也会过早死亡。当无线传感器网络中部分节点死亡后就不能完成监测区域的覆盖任务。同时，随着无线传感器网络的应用深入人们生活的各个领域，用户对网络的服务质量(QualityofService,QoS)提出了更高的要求。因此，在保证一定QoS的前提下，实现网络的负载均衡，延长网络的整体寿命成为当前研究的重点。基于此，本文在现有路由协议研究的基础上进行改进，提出基于蚁群优化的路由策略，本文主要贡献如下：首先

5、，针对无线传感器网络中数据传输无QoS保证的问题，提出多路径质量度量参数，并以此评价路径质量，用于多路径选择和反向信息素更新。针对网络寿命较短的问题，提出基于节点质量的路由发现策略，降低整体能耗；利用负反馈、能量平衡等方式优化信息素更新机制，均衡网络负载。将QoS的改进蚁群算法应用于平面的无线传感器网络结构，提出了一种QoS保证的负载均衡平面路由协议(QoSroutingprotocalbasedonABMR，Q-ABMR)。其次，针对网络规模增大，平面路由协议网络寿命较短的问题，本文引入分簇算法进行网络分层，提出了一种基于负载均衡的动态簇头节点选取

6、方式，均衡簇头节点的负载。应对多种业务流，利用改进的Q-ABMR算法构建簇间路由，优化网络的QoS服务质量。将改进的分层蚁群算法应用于无线传感器网络中，提出了一种负载均衡的层次路由协议(Cluster-basedQoSforservicesroutingprotocalbasedonABMR，CQS-ABMR)。I重庆邮电大学硕士学位论文摘要最后，在虚拟机下安装ubuntu12.04，利用NS2.35进行网络仿真模拟，分别在节点密度稀疏和密集的仿真场景下进行AODV（AdHoconDemandDistanceVector）、ABMR(Ant-base

7、dMultipathRoutingAlgorithm)、Q-ABMR、CQS-ABMR协议的仿真验证和对比分析。仿真实验结果表明：Q-ABMR在丢包率和分组投递率方面较ABMR、AODV有一定的提升，虽然牺牲一定的能量均衡网络负载，但是延长了网络的整体寿命；CQS-ABMR保证了不同业务需求的QoS性能，延迟了首个节点死亡的时间；相比于Q-ABMR，CQS-ABMR具有较高的收敛性，能够很好的适用于密集场景。关键词：无线传感器网络，蚁群优化，负载均衡，服务质量，路由算法II重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractWirelesssen

8、sornetworks(WirelessSensorNetworks,WSNs)aresensornetwo