无线传感器网络中基于蜂群算法QoS路由技术的应用研究

摘要

随着因特网技术、无线通信技术和微机电技术(Micro-Electro-MechanismSystem，MEMS)的高速发展，无线传感器网络在世界范围内引起了广泛的关注，被认为是会对人类未来的生活方式产生深远影响的重要技术之一。无线传感器网络以其自组织性、微型性、低成本、灵活性等优点，能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、仓储管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。随着无线传感器网络的深入研究和广泛应用，无线传感器网络将逐步深入到人类生活的各个领域。
　　 路由协议是无线传感器网络的一个研究重点，提供服务质量保障的无线传感器网络路由协议更是面临巨大设计挑战。本文介绍了无线传感器网络服务质量技术与传统网络的区别，主要介绍了现阶段常见的QoS路由协议并进行了比较和总结，然后分析了蜂群算法的原理及特点，汲取其先进的算法思想，设计了基于蜂群算法的无线传感器网络QoS路由算法。
　　 蜂群算法的自组织、分布式并行计算、鲁棒性等特点符合无线传感器网络的路由的特点。本文在将蜂群算法应用于无线传感器网络的QoS路由技术时首先以带宽、时延、时延抖动等这些指标作为服务质量的参数，通过这些约束条件来查找最优路由路径，设计QoS路由算法，但是由于蜂群算法自身容易陷入局部最优解，因此，为了解决这个问题，所以在算法中引入了禁忌搜索思想，同时考虑到无线传感器网络自身能量有限，为了延长网络的生命周期，所以在算法中引入了一种确保路由选择能量均衡路径的机制，从而达到能量比较均衡的效果。该算法在蜜蜂选择下一跳节点的转移概率中会更加不同的蜜蜂角色来选择不同的计算概率方法，引导蜜蜂选择路径的方向，路径的代价是花费时延、时延抖动总和。
　　 实验结果表明该算法在有效性、实时性、能量均衡性方面都比较好，同时也具有较好的稳定性。此外，该算法还可以通过调整适应度函数公式中路径代价和能量的权重，对整个网络的路由质量进行综合优化，以满足不同的应用需要。