无线传感器网络中基于多目标优化的路由协议研究

无线传感器网络中基于多目标优化的路由协
议研究
基于多目标优化的路由协议是无线传感器网络中一种增强网络性能的方法。

在实践中，常常需要同时考虑多种不同的目标，如最小化能耗、最大化网络生存时间、最小化延迟等。

传统的单一目标优化方法很难满足这些多重目标。

因此，基于多目标优化的路由协议应运而生。

本文将探讨无线传感器网络中基于多目标优化的路由协议研究。

一、无线传感器网络
无线传感器网络，简称WSN，是一种由许多小型、低功耗、廉价的传感器节点组成的网络。

每个节点能够采集、处理和传输一定范围内的信息。

这些节点通过无线通信协议相互连接，形成一个网络。

WSN广泛应用于环境监测、智能交通、医疗保健等领域。

WSN网络的功耗和存活时间是网络设计的两个关键问题。

由于节点往往是由电池供电，因此功耗是必须考虑的问题。

另一方面，存活时间是指网络中所有节点的工作时间，这对于WSN的长期稳定运行有很大影响。

由于WSN数据包的频繁传输，节点功耗很高。

因此，WSN网
络需要路由协议来优化能源消耗并延长网络寿命。

目前已经有很
多路由协议被提出，但是由于路由过程中决策所受到的影响因素
很多，从而使得单一目标优化方法很难处理这些复杂的问题。

于是，基于多目标优化的路由协议被提出了。

二、基于多目标优化的路由协议研究
多目标优化通常需要考虑网络的多个性能目标。

流行的多目标
优化路由协议是AntNet、MOEA-DA、NSGA-II等。

1. AntNet
AntNet 是由Dorigo等人提出的一种蚂蚁算法路由协议。

该协
议通过在网络中放置假设的蚂蚁，并且蚂蚁沿着最短路线进行移动，以优化路由表和网络拓扑结构。

通过反响信息素的概念，蚂
蚁的路径会不断调整以适应当前网络环境的变化。

AntNet协议不仅考虑了两个主要目标（最小化网络延迟和最小
化节点花费），而且蚂蚁算法已经被证明要比其他算法更好地适
应动态网络环境。

因此，AntNet路由协议在WSN中是一种十分
有效的基于多目标优化的路由协议。

2. MOEA-DA
MOEA-DA 是由Zitzler和Laumanns提出的演化算法路由协议。

该协议利用了数据分析技术，使用达到误差均值表达式（DAE）
算法的逻辑，并对拓扑结构进行了优化。

MOEA-DA还能够和不同的演化算法结合使用，以解决WSN网络中的不同性能问题。

MOEA-DA协议被广泛用于WSN网络中的一些静态或半静态拓扑结构，而不用经常调整路由表。

3. NSGA-II
NSGA-II是由Deb等人提出的非支配排序进化算法路由协议。

该算法可以同时优化多个目标，如网络生命周期、能耗、网络延迟等目标。

NSGA-II还在逆拓扑结构、数据稀疏等特殊网络条件下进行了有效的优化。

通过使用聚合函数、非支配排序和拥挤分配等技术，可以解决多重目标问题。

三、结论
基于多目标优化的路由协议可以帮助WSN网络提高性能，优化延迟和能耗等因素。

本文介绍了三种常见的基于多目标优化的路由协议：AntNet、MOEA-DA和NSGA-II。

无论哪种方法，都应该根据不同的网络状况和要求进行选择。

未来，基于多目标优化的路由协议将继续发挥更大的作用，随着无线传感器网络技术的不断发展和普及，这些协议将会成为一个完整的体系。