基于改进蚁群算法的网络能量平衡路由策略

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摘
要：以无线传感器网络为研究对象，针对网络能量消耗不均匀，造成部分网络节点能量过早耗尽这一问题。采用无向
图理论对无线传感器网络进行建模，并通过改进的蚁群算法对网络路由路径进行求解，改进启发因子，加入能量消耗预测机制，引导算法产生能够平衡各节点能量消耗的路由路径，最终达到平衡网络节点能量的目的仿真对比实验表明，与经典蚁群算法相比，提出的改进蚁群算法能够有效降低节点剩余能量方差，平衡节点能量消耗，有效提高无线传感器网
机械设计与制造
２３８ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第１１期２０ｌ７年１１月
基于改进蚁群算法的网络能量平衡路由策略
罗兰花，梁海英，任子亭
（贺州学院数学与计算机学院，广西贺州５４２８百度文库９）
络的能量平衡。
关键词：蚁群算法；无线传感器网络；能量平衡；路由策略
中图分类号：ＴＨＩ６；ＴＰ３９３文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１７）１ｌ一０２３８ — ０４
ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＡｎｔＣｏｌｏｎｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ；ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋ；ＥｎｅｒｇｙＢａｌａｎｃｅ；ＲｏｕｔｉｎｇＳｔｒａｔｅｇｙ
ＳｔｕｄｙｏｎＥｎｅｒｇｙＢａｌａｎｃｅＲｏｕｔｉｎｇＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＷｉｒｅｌｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ
ＢａｓｅｄｏｎＩｍｐｒｏｖｅｄＡｎｔＣｏｌｏｎｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＬＵＯＬａｎ－ｈｕａ，Ｉ，ＩＡＮＧＨａｉ－ｙｉｎｇ，ＲＥＮＺｉ－ｔｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｌｌｄＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎ（・ｅ，ＨｅＺｈｏｔ，Ｕｎｉｖｅｔ ’ ｓｉｔ），，Ｇｕａｎｇ￣ｉＨｅｉｚｈｏｕ５４２８９９，Ｃｈｉａｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｉｓｍａｉｎｌ￣ｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａｎｄａｉｍｉｎｇａｔ，ｔｈｅｅｌｌｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｔｘ￣ｙｍｍｅｔｒｉｃｏｆｎｏｄｅｗｈｉｃｈｌｅｔｕｔｅｄｔｏｔｈｅＰｒｅｍａｔｕｒｅｅｎｅｒｇｙｅｘｈｍａ￣ｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉａｌｌｏｅｓｄ．ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄ０， “ｃｏｌｏｎｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｌａｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｓｅｄｔｏｓｅａｒｃｈｒｏｕｔｉｎｇｐｔｈａ，ａｎｄｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｎｏｄｅｓｓｆｉｉｎｌｌａｙａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｔｏｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈｔａｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｓｉｅｆｆｅｃｔｉｖｅｆｏｒｔｈｅｅｎｅｒ￣’ ｂｌａａｎｃｅｆｏｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｎｏｅｓｄ．
１引言
目前，无线传感器网络广泛应用在各个方面，如军事应用，智能家居，环境数据测量等。该网络由多个同时具有信息感知，数
果，最终以分布式的方式完成全局解的搜索。该算法被广泛用来解决ＴＳＰ（ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｓａｌｅｓｍａｎｐｒｏｂｌｅｍ，旅行商问题）以及类似的 “ 最短路径” 问翘ＬＯ－ＩｔＩ。同时，人们也利用基本的蚁群算法用来寻找无线传感器网络最优路由协议ｔ。但这些方法，对能量的消耗平衡考虑不够，造成部分节点因能力消耗而过早退出。首先利用无向图理论对无线传感器网络进行建模，进而利用改进的蚁群算法对无线传感器网络路由路径进行求解，通过改进启发因子，引导算法产生能够平衡各节点能量消耗的路由路径，最后利用该算法进行了仿真实验。