基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法

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基于蚁群优化算法的无线传感器网络路由研究

络中传感器的能量成为人们研究的热点．研究无线传感器网
（１）节点发送数据的能量消耗公式为：
ｆｋＥ＋ｋ￥ｄｄ ≤ｄ０
络路由算法起于１９９０年以后，如今这一课题的科研很有活力，不论国内还是国外相关的科研工作人员付出了很多的努力．无线传感器网络拓扑结构易变，并且使用有限能量的电池供电．这些特征使得传统的路由算法机制无法再用于无线
无线传感器网络路由设计的重要目标．本文在基本蚁群算法在无线传感器网络应用的基础之上提出了几点改进策略．将节点现有的能量水平作为计算转移概率的务件之一。使优秀路径上的节点在网络中存在的时间更长．将节点的位置信息作为计算转移概率的条件，通过将位置信息写入转移概率中。使节点在搜索路径时具有方向性．最后本文利用ＭＡＴＬＡＢ工具对改进的策略进行了实验仿真，并将结果和原始的ＡＣＯ算法进行比较分析，仿真结果显示改进策略在延长节点的生命周期，维持网络
用总线连接方式代替了串／并口方式，形成了真正意义上的无线局域网络２１世纪，无线传感网作为多学科交叉的新兴
技术研究领域，被世界各个国家高度关注，给军事方面、学术和工业界等带来了巨大反响．然而由于传感器一般由电池供应电能，而且分布的环境可能比较恶劣．经常更换电池不太

基于自组织聚类和蚁群算法的无线传感器网络路由算法

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｂａｅｎｔｅｆａｕｅｏｎｒｙｄｆｉｎｙｉｒｌｓｅｓｒｎｔｒｓｈｓｐｐｒｐｏｏｅｅｔａｉｅｌｓｒｓｄｏｈｅｔｒｆｅｅｇｅｃｅｃｎｗｉｅｓｓｎｏｅｗｏｋ，Ｔｉａｅｒｐｓｓａｃｎｒｌｄｃｕｔ — ｉｅｚｅ
ｃａｏｅｆｃｅｔｏｔｇａｏｔｍＳＣＩＣ，ｈｃｏｓｔｏｌｏｇｎｚｇｃｓｒｇａｇｒｈ（ｏ）ａｄｉｔｌｅｔｎｈｉｐｗｒｉｉｎｒｕｉｌｒｈＯ－ＡＯｗｉｃｎｉｓｆｅ－ｒａｉｎｌｔｉｌｏｉｍｓｃｎｅｉｎｔｎｅｎｇｉｈｓｓｆｉｕｅｎｔｎｌｇＡ
ｇｔｄａｄｔｎｍｉｅｌｎｌｓｅｏｅｈｉｏｃｕｔｒｈａ．ｈｎａｇｅａｅａａｏｖｒｅｄｗｉｅｔａｓｔｄａｏｇｃｕ — ａｅｎｒｓｔｄａｏｇｃｕｔｒｎｄｓｃａｎｔｌｓｅｅｄＴｅｇｒｇｔｄｄｔｆｅｅｙｈａｌｂｎｍｉｅｌｎｌｓａｔｌｒｔ
ｃａｎｗｉｅｃｎｔｃｅ；ｈｎＢｓｓＩＯｌｏｔｍｏｃｎｔｃｅｒｏｔｌｏｅｈｉｒｅｃｌｓｅ．ｔｌｂｇｒ — ｈｉｌｂｏｓｒｔｄｔｅＳｕｅＡＣａｇｒｈｔｏｓｒｔａｎａ－ｐｉｌｕｉｕｍａｎｄｓｃａｎｆａｈｃｕｔｒＤａａｗｉｅａｇｅｏｌ

基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法

基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法作者：邬欢欢张任来源：《智能计算机与应用》2014年第03期收稿日期：2014－05－13基金项目：塔里木大学校长基金（TDZKSS201319）。

作者简介：邬欢欢(1982-),男,新疆阿拉尔人,硕士,讲师,主要研究方向: 无线传感器网络、分布式信息处理。

摘要：路由技术是无线传感器网络（WSNs）的关键技术。

基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法具有蚁群算法的自组织、正反馈和并行性的特点，在构造WSNs的最优路由时有很好的性能。

介绍了蚁群算法的数学模型，着重从启发因子的构建方式上描述了当前典型的基于蚁群的路由算法，并比较分析了这些算法的特点及存在问题，在此基础上给出了设计启发因子的方法，为进一步研究提供了一些解决思路。

关键词：无线传感器网络；路由算法；蚁群优化中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-2163（2014）03-0067-03Ant Colony Optimization-based Routing Algorithm in Wireless Sensor NetworksWU Huanhuan， ZHANG Ren(College of Information Engineering, Tarim University, Alar Xinjiang 843300, China)Abstract：Routing technology is pivotal in the architecture of wireless sensor networks(WSNs). The routing algorithm based ACO(Ant Colony Optimization) has good performance in WSNs，for its server advantages，such as robustness，positive feedback，distributed computing and parallelism. The paper presents analysis of the mathematical model of ant colony algorithm, mainly from the construction method of heuristic factor describes the current typical routing algorithm based on ant colony algorithm.After doing research on typical algorithms，the paper compares their performance，presents a method of designing inspiration factor，and points out some research issues.Key words：WSNs; Routing Algorithm; ACO0引言无线传感器网络（wireless sensor networks，WSNs）的应用主要集中在小数据量的低速报文传送上，但随着近年物联网产业的飞速发展，WSNs作为物联网中主要的信息感知方式，在一些新业务的拓展应用中也需要对实时数据和高速数据源实现可靠的传输支持，这就对无线传感器的网络能耗提出了更高要求，所以节能研究还有广阔的探讨空间。

基于改进蚁群优化策略的无线传感器网络路由算法

A Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks
Based on Improved Ant Colony Optimization
Strategy
作者：蔡燕[1];陈加林[1]
作者机构： [1]内江师范学院物理与电子信息工程学院,四川内江641100
出版物刊名：内江师范学院学报
页码： 52-56页
年卷期： 2020年第4期
主题词：无线传感器网络;路由算法;蚁群优化策略;网络生存时间
摘要：为最大化地延长无线传感器网络的生存时间,基于蚁群优化的策略,提出了一种改进的无线传感器网络路由算法.该算法通过对蚁群优化策略的概率转移规则、本地启发函数以及信息素更新规则三个方面进行改进.改进后的路由算法不仅能够引导蚁群向能量路径效率最优的节点转移,而且能够减小传感器节点计算资源和能量资源的消耗.通过MATLAB仿真分析表明,改进后路由算法相比蚁群优化算法不仅能够节省网络总能量,而且能够减少网络中死亡节点数量,从而最终达到动态平衡使用节点能量以及延长网络生存时间的设计目标.。

基于量子蚁群算法的无线传感器网络路由

基于量子蚁群算法的无线传感器网络路由吴俊;罗永红;潘丽姣【摘要】无线传感器网络路由是无线传感器网络研究领域的一个研究热点;针对能最控制在无线传感器网络路由上的特殊要求,为了促使网络节点能量消耗相对均衡,研究者将蚁群算法应用于无线传感器网络的路由,但是蚁群算法在求解无线传感器路由问题时存在易于陷入局部最优和收敛速度慢等问题,将量子蚁群算法应用于无线传感器网络路由,用量子比特的概率幅表示蚂蚁当前位置信息,用量子旋转门更新蚂蚁携带的量子比特,用量子非门实现蚂蚁所在位置的变异;仿真实验表明该方法具有收敛速度快,解的质量高、稳定性好等优点,为蚁群算法在无线传感器网络中应用提出了一种新的解决方案.%Wireless sensor network routing in wireless sensor networks, a research focus areas of research. For energy control in wireless sensor network routing on the special requirements of network nodes in order to facilitate relatively balanced energy consumption, ant colony algorithm is applied to wireless sensor network routing, but the ant colony algorithm in solving the routing problem in wireless sensor there is easy to fall into local optimum and the convergence speed is slow and other issues, this article will quantum ant colony algorithm.Simulation results show that the method has fast convergence and solution quality, high stability and good for the ant colony algorithm applied in wireless sensor networks presents a new solution.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】3页(P487-489)【关键词】无线传感器网络;蚁群算法;路由;量子蚁群【作者】吴俊;罗永红;潘丽姣【作者单位】义乌工商职业技术学院机电信息分院,浙江义乌,322000;义乌工商职业技术学院机电信息分院,浙江义乌,322000;义乌工商职业技术学院机电信息分院,浙江义乌,322000【正文语种】中文【中图分类】TP3930 引言无线传感器网络(w ireless sensor netw orks，WSN)是由大量具有信息感知，数据处理和无线通讯能力的传感器构成的无线自组织网络[1]。

基于蚁群优化的无线传感器网络路由优化算法

中图分类号：Ｐ９Ｔ３３
无线传感器网络由众多具有感知、信和计算通功能的微小节点组成，点间以多跳自组织的方式节
行路由优化后，数据包沿能量较高的路径进行传输，可防止传感器网络中出现“ 传输热点问题”４，＿导致Ｊ部分节点失效；由于所选路径节点问信道质量较好，
７％，有较高的实用价值。３具
关
键
词：线传感器网络，路由算法，群算法，功耗无蚁低文献标识码：Ａ文章编号：００２５（０２０＿３６１０－７８２１）３（５５）信道质量较好的路径进行路由转发。采用该算法进
一
功耗的降低可以从硬件设计、节点操作系统任务调度以及网络协议等各个层面进行优化 … 。由于传
感器节点传输数据所需能量远远大于计算所需能
量，降低网络层传输功耗能够有效延长网络的生命周期Ｊ。现有面向传感器网络的路由协议绝大多
质量敏感的无线传感器网络路由优化算法ＣＲ，ＯＯＣＲ算法基于节点剩余能量、线信道质量统计参无数等变量，通过修改启发因子方程以及信息素更新方程，用改进蚁群算法选择剩余能量高、道质采信量较好的路径进行数据的路由转发，有效降低数据传输功耗，可平衡网络中节点的功率消耗，长网延络生命周期。仿真实验表明，ＯＣＲ算法网络消耗能量仅为传统ＡＯ（ｎＣｌｙＯｔｉｔｎ算法的ＣＡｔｏｎｐｉｚｉ）ｏｍａｏ

无线传感器网络中基于蚁群算法的路由概要

1RGH 3DXVH 7LPH V3D F N H W ' H O L Y H U \ 5D W L R1RGH 6SHHG P V无线传感器网络中基于蚁群算法的路由韩韧摘要大量的具有无线通信和数据处理能力传感器器件通过一定的协议构成自组织网络-无线传感器网络。

这种网络可以有效的进行传感数据收集和传输。

然而由于无线传感器网络具有自身的特点比如:通信、存储和处理能力较弱,有限的能量等,使得关于无线传感器网络的路由研究成为热点。

本文中对该网络的特点以及路由算法要考虑的影响因素进行了分析,然后给出蚁群优化算法在无线传感器网络路由中的应用。

该路由方法易于实现、基于局部信息、将多种影响因素以信息素形式表现出来。

该路由方法的自组织、动态和多路径的特性比较适合应用于无线传感器网络的路由。

关键词无线传感器网络;蚁群算法;路由算法;信息素 1 引言随着微电子技术,计算技术和无线通信技术的进步,制造低功耗的传感器在技术上和成本上已经成为可能。

传感器具有信息采集、数据处理和无线通信多种功能。

通常传感器探测它周围的环境并生成电信号,并且处理这些信号使它们表现为传感器监测的目标或发生事件的属性。

无线传感器网络(Wireless Sensor Network包含了很多传感器节点,这些传感器可以相互通信或是与外部的基站通信。

大量的传感器可以保证精确探测一个很大的区域。

如图1所示, 通常传感器节点有传感器模块、处理模块、无线通信模块和能量模块。

传感器模块负责监测信息的采集和数据转换;处理模块负责传感器的操作,存储和处理自身采集的数据以及其他节点发来的数据;无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信,交换控制消息和首发采集数据;能量供应模块为传感器节点提供所需的能量 [1]。

它传感器节点或是基站。

基站一边连接传感器网络, 一边连接相应的设备,使用户可以访问和使用传感器网络探测并传输过来的数据。

・传感器节点的能量和带宽都比较小,在一个有许多传感器节点的网络里如何高效的使用每个传感器接点的能量和带宽来传输数据是一个挑战。

基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法

ｗｉｅｅｓｅｏｎｅｗｏｋｒｌｓｓｎｓｒｔｒ
ＺＣｅｇＨＵｈｎＨｕ，ＥｕｉｉＹＦＬｎ
（ｅａｔｎｆＥｅｔｃｎｉｅｒｇｎＡｔｍｔｎ，ｅｉｎｖｒｔｆＴｃｎｌｙ，ｅｉ３０９，ｈｎ）ＤｐｒｔｌｒＥｇｅｎａｄｕｏａｉＨｆＵｉｅｉｏｅｈｏｏＨｆ２００Ｃｉｍｅｏｃｉｎｉｏｅｓｙｇｅａ
在定向扩散协议的基础上，通过搜寻蚂蚁以广播的方式在网络中扩散建立起源节点到目的节点的多条路径
们的重视。感器网络是由部署在观测环境内的大量微传
型传感器节点通过无线通信方式组成的一种无线网络。组成传感器网络的节点包括传感器和汇聚节点（ｉｋ。Ｓｎ）传感器节点的能量十分有限，且在部署后难以再次补并
ＡｂｔａｔＢｓｄｎｈｓｅｉｌｅｎｏｎｒｙｏｔｌｏｒｌｓｓｎｏｎｔｒｓｒｃ：ａｅｏｔｅｐｃａｄｍａｄｆｅｅｇｃｎｒｆｒｗｉｅｓｅｓｒｅｗｏｋ，ｔｉｐｐｒｒｐｓｄｎｎ— ｅｎｏｅｈｓａｅｐｏｏｅａｏｄｍａｄ
中图分类号：Ｔ３３Ｐ９文献标识码：Ａ文章编号：１７ — ７０２１）５０６ — ４６４７２（００１ — ０７０

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｏｗｔｏｇｅｔｈｉｇｈ－ｅｉｃｆｉｅｎｔｄａｔａｒｏｕｔｉｎｇｆｏｒｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｅｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅｎｅｔｗｏｒｋｓｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｈｏｔｓｐｏｔｉｎ
ｍａｉｎｔａｉｎｎｅｔｗｏｒｋｌｉｆｅｔｉｍｅｔｏｂｅｌｏｎｇｅｓｔ，ｗｈｉｌｅｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇｔｈｅｓｈｏｒｔｅｓｔｐａｔｈｓｆｒｏｍｓｏｕｒｃｅｎｏｄｅｓｔｏｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎ
ｒｉｔｈｍ
ｂａｓｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇ．ＰｒｅｓｅｎｔａＷＳＮｓＡＣＯｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｃａｎ
由算法，能够保持网络的生存时间最长，同时能找到从源节点到基站节点的最短路径；采用的多路数据传
输也可提供高效可靠的数据传输，同时考虑节点的能量水平。仿真结果表明：提出的算法延长了无线传感
器网络的寿命，实现无线传感器网络在通信过程中快速、节能的路由。
基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法
赵丽萍
（华东交通大学软件学院。江西南昌３３００１３）
摘
要：如何在资源受限的无线传感器网络中进行高效的数据路由是无线传感器网络研究的热点之一。
基于群智能优化技术的蚁群优化算法被广泛应用于网络路由算法。提出一种无线传感器网络蚁群优化路
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮｓ）；ｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇ；ａｎｔｃｏｌｏｎｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＡＣＯ）；ｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏ —
关键词：无线传感器网络；网络路由；蚁群优化；路由算法
中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１４）０４－０１１２０３－
ＡＣＯ — ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＷＳＮｓ
ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮｓ）．Ａｎｔｃｏｌｏｎｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＡＣＯ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｓｗａｒｍｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ —
ｎｏｄｅ；ｍｕｌｔｉ — ｐａｔｈｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃａｎａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｈｉｇｈ — ｅｉｃｆｉｅｎｔｒｅｌｉａｂｌｅｎｅｔｗｏｒｋｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｌｅｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｅｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌｓｏｆｎｏｄｅｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｈｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｒｏｌｏｎｇｓｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆＷＳＮｓａｎｄｆａｓｔａｎｄｅｎｅｒｇｙ — ｅｉｃｆｉｅｎｔｒｏｕｔｉｎｇｏｆＷＳＮｓｉｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．
１１２
＼０＞
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈHale Waihona Puke ｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１４年第３３卷第４期
计算与测试
ｆｆｐ０、
ＺＨＡＯＬｉ－ｐｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）