本文關(guān)鍵詞：基于蟻群優(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)是指由大量傳感器節(jié)點通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接并進(jìn)行信息感知和采集的新一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。WSNs能夠深入部署于不適合部署有線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境,在軍情檢測、自然搶險等諸多領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量有限且不易補充,傳感器節(jié)點將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至匯聚節(jié)點時,若采用傳感器節(jié)點與基站直接通信的方式,距離較遠(yuǎn)的節(jié)點由于長距離數(shù)據(jù)傳輸,能量消耗過快;若采用多跳傳輸?shù)姆绞?距離較近的節(jié)點由于過多的承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)也會過早死亡。當(dāng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點死亡后就不能完成監(jiān)測區(qū)域的覆蓋任務(wù)。同時,隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用深入人們生活的各個領(lǐng)域,用戶對網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)提出了更高的要求。因此,在保證一定QoS的前提下,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡,延長網(wǎng)絡(luò)的整體壽命成為當(dāng)前研究的重點。基于此,本文在現(xiàn)有路由協(xié)議研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),提出基于蟻群優(yōu)化的路由策略,本文主要貢獻(xiàn)如下:首先,針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸無QoS保證的問題,提出多路徑質(zhì)量度量參數(shù),并以此評價路徑質(zhì)量,用于多路徑選擇和反向信息素更新。針對網(wǎng)絡(luò)壽命較短的問題,提出基于節(jié)點質(zhì)量的路由發(fā)現(xiàn)策略,降低整體能耗;利用負(fù)反饋、能量平衡等方式優(yōu)化信息素更新機制,均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。將Qo S的改進(jìn)蟻群算法應(yīng)用于平面的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提出了一種Qo S保證的負(fù)載均衡平面路由協(xié)議(Qo S routing protocal based on ABMR,Q-ABMR)。其次,針對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大,平面路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)壽命較短的問題,本文引入分簇算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分層,提出了一種基于負(fù)載均衡的動態(tài)簇頭節(jié)點選取方式,均衡簇頭節(jié)點的負(fù)載。應(yīng)對多種業(yè)務(wù)流,利用改進(jìn)的Q-ABMR算法構(gòu)建簇間路由,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的QoS服務(wù)質(zhì)量。將改進(jìn)的分層蟻群算法應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,提出了一種負(fù)載均衡的層次路由協(xié)議(Cluster-based Qo S for services routing protocal based on ABMR,CQS-ABMR)。最后,在虛擬機下安裝ubuntu12.04,利用NS2.35進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真模擬,分別在節(jié)點密度稀疏和密集的仿真場景下進(jìn)行AODV(Ad Hoc on Demand Distance Vector)、ABMR(Ant-based Multipath Routing Algorithm)、Q-ABMR、CQS-ABMR協(xié)議的仿真驗證和對比分析。仿真實驗結(jié)果表明:Q-ABMR在丟包率和分組投遞率方面較ABMR、AODV有一定的提升,雖然犧牲一定的能量均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,但是延長了網(wǎng)絡(luò)的整體壽命;CQS-ABMR保證了不同業(yè)務(wù)需求的Qo S性能,延遲了首個節(jié)點死亡的時間;相比于Q-ABMR,CQS-ABMR具有較高的收斂性,能夠很好的適用于密集場景。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 蟻群優(yōu)化 負(fù)載均衡 服務(wù)質(zhì)量 路由算法
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 第1章 緒論13-26
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 WSNs概述14-18
• 1.2.1 WSNs的體系結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.2 WSNs的網(wǎng)絡(luò)特性15-16
• 1.2.3 WSNs的關(guān)鍵技術(shù)16-17
• 1.2.4 WSNs的主要應(yīng)用17-18
• 1.3 WSNs路由協(xié)議研究18-24
• 1.3.1 WSNs路由協(xié)議的評價指標(biāo)18-19
• 1.3.2 WSNs路由協(xié)議分類19-21
• 1.3.3 基于平面的典型路由協(xié)議21-22
• 1.3.4 基于分層的典型路由協(xié)議22-24
• 1.4 論文主要工作24-25
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)25-26
• 第2章 蟻群優(yōu)化及研究現(xiàn)狀分析26-38
• 2.1 WSNs的QoS研究26-29
• 2.1.1 網(wǎng)絡(luò)的Qo S需求26-27
• 2.1.2 路徑質(zhì)量度量參數(shù)27-29
• 2.2 蟻群算法分析與研究29-35
• 2.2.1 蟻群算法的基本原理29-30
• 2.2.2 蟻群算法的數(shù)學(xué)模型30-31
• 2.2.3 蟻群算法的優(yōu)缺點31-33
• 2.2.4 基于蟻群優(yōu)化的路由協(xié)議33-35
• 2.3 系統(tǒng)模型35-37
• 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)模型35-36
• 2.3.2 傳感器節(jié)點模型36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 QoS保證的負(fù)載均衡平面路由協(xié)議研究38-61
• 3.1 引言38
• 3.2 路徑質(zhì)量度量38-39
• 3.3 基于負(fù)載均衡的蟻群算法改進(jìn)39-44
• 3.3.1 基于節(jié)點質(zhì)量的路由查找40-42
• 3.3.2 負(fù)載均衡的多種信息素更新42-44
• 3.4 QoS保證的負(fù)載均衡路由協(xié)議44-52
• 3.4.1 路由發(fā)現(xiàn)44-46
• 3.4.2 數(shù)據(jù)發(fā)送46
• 3.4.3 路由維護(hù)46-47
• 3.4.4 消息格式47-49
• 3.4.5 表結(jié)構(gòu)49-50
• 3.4.6 算法描述50-52
• 3.5 仿真分析52-60
• 3.5.1 仿真參數(shù)設(shè)置53-55
• 3.5.2 仿真結(jié)果與分析55-60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 第4章 基于負(fù)載均衡的層次路由協(xié)議研究61-83
• 4.1 引言61-62
• 4.2 WSNs中網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究62-66
• 4.2.1 分簇覆蓋模型分析62-64
• 4.2.2 優(yōu)化的簇頭節(jié)點選取算法64-66
• 4.3 負(fù)載均衡的分層蟻群算法改進(jìn)66-70
• 4.3.1 基于負(fù)載均衡的動態(tài)簇頭選取66-68
• 4.3.2 基于Q-ABMR的主干路由構(gòu)建68-70
• 4.4 基于負(fù)載均衡的層次路由協(xié)議70-76
• 4.4.1 消息格式70-72
• 4.4.2 表結(jié)構(gòu)72-73
• 4.4.3 算法描述73-76
• 4.5 仿真分析76-82
• 4.5.1 仿真參數(shù)設(shè)置76-77
• 4.5.2 仿真結(jié)果與分析77-82
• 4.6 本章小結(jié)82-83
• 第5章 結(jié)束語83-85
• 5.1 主要工作總結(jié)83-84
• 5.2 后續(xù)研究內(nèi)容84-85
• 參考文獻(xiàn)85-90
• 致謝90-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果91

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于蟻群優(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：466592