基于免疫算法的無線傳感器網(wǎng)絡路由算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,WSN)就是由大量的隨機部署在目標區(qū)域的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個網(wǎng)絡系統(tǒng)。傳感器節(jié)點感知、采集和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的各種信息，并發(fā)送給用戶。其在軍事國防、城市管理、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等許多重要領域都有廣闊的應用前景，得到了學術界和工業(yè)界的極大關注，被認為是21世紀最重要的技術之一。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)通常包括：傳感器節(jié)點、

2、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點,傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡的核心。傳感器節(jié)點的通信能力、計算能力和存儲能力都十分有限，傳感器節(jié)點能量受限是無線傳感器網(wǎng)絡中的主要問題，良好的路由算法能夠有效地提高網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點的能量利用效率，延長網(wǎng)絡的生存周期。本文在深入理論分析的基礎上，應用免疫算法對現(xiàn)有的遍歷型和層次型路由算法進行改進，目的在于提高無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點的能量利用效率，適應無線傳感器網(wǎng)絡中不同應用的要求。
　　 本文首先提出了基于免疫算法的自適

3、應數(shù)據(jù)融合路由算法。使用免疫算法求解移動代理的路由問題時，算法綜合考慮移動代理在路由過程中傳輸能量和融合能量的開銷，根據(jù)數(shù)據(jù)融合算法的能量開銷和節(jié)能增益，對移動代理遷移到各節(jié)點時是否執(zhí)行數(shù)據(jù)融合進行自適應調(diào)整，使得MA在路由過程中收集、融合相關節(jié)點測量數(shù)據(jù)的同時，保持總的能量開銷接近最優(yōu)。仿真結(jié)果表明，改進算法在不同節(jié)點規(guī)模時都具有更好的能量利用效率，也適合不同融合開銷的要求，具有更小的系統(tǒng)延時。
　　 針對基于移動代理的層次型

4、路由算法的不足和缺點，又提出基于免疫算法的層次型改進路由算法，將移動代理技術和分簇理論相結(jié)合，算法首先應用免疫算法對網(wǎng)絡內(nèi)的傳感器節(jié)點進行優(yōu)化分簇，在簇首的選擇時充分考慮節(jié)點的剩余能量等因素，在得到網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點能量高效的分簇信息之后，為了避免所有的簇頭都與基站進行遠距離通信消耗過多的能量，再次應用免疫算法得到一條遍歷所有簇頭節(jié)點的能量高效的優(yōu)化路徑提供給移動代理，移動代理在網(wǎng)絡中按序遍歷簇頭節(jié)點并訪問簇頭節(jié)點上的數(shù)據(jù)，最終返回給基站節(jié)點。

5、實驗結(jié)果表明，改進算法能夠增加網(wǎng)絡的最大傳輸次數(shù)，延長了網(wǎng)絡的生存周期。
　　 本文又對提出的基于免疫算法的遍歷型和層次型改進路由算法進行了比較分析，實驗結(jié)果表明：同等條件下，基于免疫算法的層次型路由算法具有較少的能量消耗，卻有較大的系統(tǒng)延時，而基于免疫算法的遍歷型自適應融合路由算法，雖然能量消耗相對較大，但是卻有較少的延時。無線傳感器網(wǎng)絡的路由算法具有應用相關性。不同應用中的路由算法可能差別很大，沒有一個通用的路由協(xié)議，實際應