基于QEA优化的WSNs簇间路由策略

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ｅｘｔｅｎｔ，ｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｒｅｍａｔｕｒｅｄｉｓａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｎｏｄｅｓａｔｓｉｎｇｌｅ — ｈｏｐｍｏｄｅ，ｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｓｔｂｉａｌｉｔｙｏｆｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｂｙｔｈｅｍｕｌｔｉ — ｈｏｐｍｏｄｅ，ｃｌｕｓｔｅｒ
ｏｎＱＥＡｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ＹＵＣｈｅｎｇ — ｂｏ，ＺＨＡＯＸｉ－ｃｈａｏ，ＹＡＮＧＪｉａ，ＴＩＡＮＹｉｎ－ｌｉ，ＹＡＮＳｈａｏ — ｋｕｉ，ＤＡＩＱｉ — ｙｉ
中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１４）０２－００５４－－０３
ＷＳＮｓｒｏｕｔｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｂｅｔｗｅｅｎｃｌｕｓｔｅｒｓｂａｓｅｄ
ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙａｌｇｏｉｒｔｈｍ（ＱＥＡ），ｔｈｒｏｕｇｈｄｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓｏｆＱＥＡ，ｒａｐｉｄｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ，ｌｇｏｂａｌｓｅａｒｃｈｂｉａｌｉｔｙ，ａｎｄＳＯｏｎ，ｓｏ
ｓｈｏｔｅｒｎｉｎｇｔｈｅｌｉｆｅｃｙｃｌｅ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｐｒｏｐｏｓｅｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｌｕｓｔｅｉｒｎｇｒｏｕｔｉｎｇｓｔｒａｔｅｙｇｂａｓｅｄｏｎｑｕａｎｔｕｍ
能力强等特点，进行簇间路由的优化，从而有效均衡了簇头节点问的能耗。仿真结果表明：与经典ＬＥＡＣＨ
协议和ＥＥＵＣ协议相比，基于ＱＥＡ优化的簇问路由策略可以有效均衡簇头节点间能耗，延长网络生存周
期。
关键词：量子进化算法；无线传感器网络；能量均衡
ａｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｓｉｎｔｅｒ — ｃｌｕｓｔｅｒｒｏｕｔｉｎｇ，ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｂａｌａｎｃｅｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｍｏｎｇｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｎｏｄｅｓ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍｐｒｅａｄｗｉｔｈｃｌａｓｓｉｃＬＥＡＣＨａｎｄＥＥＵＣｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｌｕｓｔｅｉｎｒｇｒｏｕｔｉｎｇ
（ＲｅｍｏｔｅＴｅｓｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｕｓｉｎｇｍｕｌｔｉ — ｈｏｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅ，ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮｓ）ｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｔｏａｃｅｒｔａｉｎ
ｈｅａｄｎｏｄｅｓｃｌｏｓｅｔｏｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎｗｏｒｋｏｎａｌｏｔｏｆｄａｔａｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｒｐｒｅｍａｔｕｒｅｄｅａｔｈ，ｎｅｔｗｏｒｋｅｍｐｔｙ，
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传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１４年第３３卷第２期
基于ＱＥＡ优化的ＷＳＮｓ簇间路由策略
余成波，赵西超，杨佳，田引黎，晏绍奎，代琪怡
（重庆理工大学远程测试与控制技术研究所，重庆４０００５４）
摘
要：无线传感器网络（ＷＳＮｓ）路由协议中采用多跳通信方式Байду номын сангаас一定程度上解决了单跳方式下簇头节
点过早失能的问题，增强了网络通信的稳定性，提高网络能量的利用效率。但多跳方式使距离基站较近的簇头节点由于承担了大量数据转发任务，从而造成其过早死亡，出现网络空洞，缩短了生存周期。针对以上问题，提出基于量子进化算法（ＱＥＡ）优化的分簇路由策略，通过ＱＥＡ的多样性、快速收敛性、全局搜索