基于蚁群算法的三维无线传感器网络路由策略研究

摘 要 由于无线传感器网络与传统的计算机网络相比具有能量受限、计算能力有限、多跳通信、无全局地址、以数据为中心、自组织及拓扑动态变化等特点。传统网络的路由机制并不适用于无线传感器网络，尤其是在一些应用场合，更需要无线传感器网络节点能够快速的自组织成一个稳定可靠的网络，提供高效节能的数据传输。这些技术难点使得对于无线传感器网络路由算法的研究具有重要意义。 论文在对一些现有的无线传感器网络路由协议进行深入分析的基础上，汲取先进的算法思想，提出了一种基于蚁群优化算法的无线传感器网络路由算法。论文的主要工作有： 首先，分析了无线传感器网络路由的研究现状； 然后，针对现有无线传感器网络路由算法的不足，提出了基于蚁群算法的三维无线传感器网络的路由策略，并对其进行仿真实验； 最后，对全文总结，并展望未来。 关键词： 无线传感器网络，蚁群算法，三维，路由 ?国外研究现状 无线传感器网络最初起源于美国军方的作战需要。1978年，美国国防高级研究项目署(Defense Advanced Research Projects Ageney，DARPA)在卡内基一梅隆大学成立了分布式传感器网络工作组。工作组根据美国军方对军用侦察的需求，研究传感器网络中的通信、计算问题。此后，DARI叭又联合国家科学基金(National Seience Foundation，NSF)设立了多项有关无线传感器网络的研究项目。这些研究自此拉开了人们对无线传感器网络研究的序幕。20世纪90年代中期以后，无线传感器网络逐步引起了学术界、军事界和工业界的极大关注，美国政府投入巨资支持无线传感器网络技术的研究，许多研究机构对WSN的研究开展的正如火如茶l3]。目前，有关无线传感器网络的具有代表性的研究项目大致有:(l)美国智能尘埃(SMART Dust)项目，(2)WINS(Wireless Integrated Network Sensors)项目，(3)Sensor Webs项目，(4)LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)项目。其他一些发达国家例如日本、英国、意大利等也先后对无线传感器网络表现出了极大的兴趣，纷纷展开了该领域的研究工作。 1.2.2 国内研究现状 随着国外研究机构对无线传感器网络研究的开展，国内各高校、科研院所也逐渐重视对其的研究14一]，国内的清华大学、中科院计算所、电子科技大学等单位己在该领域做了一定的研究工作，中科院计算所已经研发出具有自主产权的无线传感器网络节点，实现了定位等功能，取得了阶段性成果。国内的许多高校及研究所在基础理论研究和应用技术等方面也有了初步成果，在系统设计、网络协议、信息融合技术等方面提出了一些建议，但在基础理论研究上还没有突破性的成就，目前的研究主要还是集中在提出新的问题，介绍国外最新进展，对国外的某些算法及协议的优化及改进或者提出新技术的应用上，工业界的应用目前还处于起步阶段。 总的来说，国内关于无线传感器网络的研究尚处于刚刚起步的阶段，但由于无线传感器网络仍是一门前沿技术，国内与国际水平的差距并不是非常大，及时开展这项对人类未来生活具有影响深远的前沿性技术研究，将对整个国家经济和综合实力产生重大的战略意义。 1.3 文章主要内容 论文在研究蚁群算法的特性之后，尝试将蚁群算法应用到无线传感器网络路由问题当中去，设计并仿真了蚁群路由算法。通过实验证明了蚁群算法能够较好的在无线传感器网路由中工作，证明了算法在该领域的可行性。