基于猫群算法的无线传感器网络路由优化算法研究

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1、硕士学位论文基于猫群算法的无线传感器网络路由优化算法研究ASTUDYOFROUTINGOPTIMIZATIONOFWIRELESSSENSORNETWORKBASEDONCATSWARMALGORITHM孔令平哈尔滨工业大学2013年6月国内图书分类号：C311.11学校代码：10213国际图书分类号：004.62密级：公开硕士学位论文基于猫群算法的无线传感器网络路由优化算法研究硕士研究生：孔令平导师：潘正祥申请学位：工学硕士学科、专业：计算机科学与技术所在单位：深圳研究生院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP311.11UDC:004.

2、62ThesisfortheMasterDegreeofEngineeringAStudyofRoutingOptimizationofWirelessSensorNetworkBasedOnCatSwarmAlgorithmCandidate:LingpingKongSupervisor:Prof.Jeng-ShyanngPanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ComputerScience&TechnologyAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:Jun

3、e,2013Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要无线传感器网络是由几千至几万个部署在监测区域内的传感器节点组成，该网络是一个多跳的自组织网络系统，并通过无线通信的方式传输数据。传感器节点之间协作的感测、收集、传递、处理监控区域内信息，并将检测到的数据发送给基站。近年来随着芯片技术、通信技术的快速发展，无线传感器网络在国防领域、环境污染检测、反恐抗灾、农业生产、医疗健康监护、交通管理、建筑与家居、工业生产控制以及商业等领域都有着广泛的应用。无线传感器网络设计多种技术，而网络路由协议问题一直是无线传感器网络中

4、的重点问题。本论文主要研究网络的路由算法。无线传感器网络中的传感器节点在网络中对监控区域进行监控，并将感测到的变化信息理由路由协议将数据信息从源传感器节点通过网络转发到目的节点。路由协议在无线传感器网络通信中起到俩方面的作用：第一，建立一条从源节点到目的节点的路由路径；第二，将收集到得数据汇总存储到并按照已建立的优惠路径正确转发。无线传感器网络中的传感器节点较特殊，一般由飞机空中播散到监控区域中，节点位置随机，不可替换，也不能更换电池，因此无线传感器网络的路由算法需要考虑能耗，丢包率等网络性能。路由算法的目标即为建立一条能够平衡网络中节点能量的消耗，同时提高网络中能量利用率，并能够延长网络

5、的生命周期的路由路径。本论文首先简单的介绍了无线传感器网络的概念、特点和应用，网络的发展史以及发展趋势问题，其次详细介绍了无线传感器网络中已经提出的典型的节能路由方案、能量均衡算法，并对这些算法的优点缺点进行了分析总结和比较。进而提出基于猫群算法的路由协议，最后对提出得算法模拟，实验，分析和总结。经实验说明，基于猫群算法的路由机制大大缩短了基于蚂蚁路由算法寻找路由的时间，节约了网络能量。基于猫群算法的路由机制在平衡节点能量消耗方面比定向扩散算法要好很多，并大大的延长了网络生命周期，降低了传感器网络的丢包率。关键词：无线传感器网络；路由算法；猫群算法；梯度扩散；蚁群算法IAbstractAb

6、stractAlongwiththedevelopmentofthewirelesscommunication,thewirelesssensornetworks(WSN)havegraduallyattractedinterestsinwidespreadresearch.AWSNconsistsofspatiallydistributedautonomoussensorstomonitorphysicalorenvironmentalconditions,suchastemperature,sound,pressure,etc.Inrecentyears,WSNhavebecomemo

7、reandmorepopularsincetheyhavebeendeployedinvariousapplicationssuchasmilitary,environmentalmonitor,anti-terrorismdisaster,agriculturalproduction,medicalhealthcare,trafficmanagement,constructionandhousehold,industr