多约束条件下能耗均衡的wsn路由算法的研究-计算机应用与软件.pdf

第２９卷第５期　　　 计算机应用与软件 Ｖｏｌ２９Ｎｏ．５ ２ ２０１２年５月　　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ Ｍａｙ２０１ 多约束条件下能耗均衡的ＷＳＮ路由算法的研究 １ １ １ ２ 丁　岳 　丁　勇　于春娣 　赵国安 １（南京航空航天大学自动化学院　江苏南京２１００１６） ２（南京航空航天大学电子信息工程学院　江苏南京２１００１６） 摘　要　　无线传感器网络ＷＳＮ节点自身的特点决定了能量的消耗成为评价网络路由协议优劣的重要指标。但如果仅仅从总能 量消耗最少的目标来设计路由，可能会使得部分节点被过度地使用而过早死亡，从而影响整个网络的寿命。同时还可能由于一些可 扩展性较差的节点被频繁地使用而造成整个网络路由的可扩展性较差。由此可见，ＷＳＮ路由的设计需要考虑多个约束条件，如总 能量的消耗、能量消耗的均衡性和路径的可扩展性。提出一种基于遗传算法的ＷＳＮ路由算法，综合考虑约束条件，结合约束条件设 计适应度函数，利用遗传算法求得最优解。仿真结果证实该算法的有效性。 关键词　　无线传感器网络　遗传算法　能量均衡　可扩展性 中图分类号　ＴＰ７３２　　　　文献标识码　Ａ ＭＵＬＴＩＰＬＥＣＯＮＳＴＲＡＩＮＴＳＣＯＮＤＩＴＩＯＮＥＤＥＮＥＲＧＹＢＡＬＡＮＣＥＷＳＮ ＲＯＵＴＩＮＧＡＬＧＯＲＩＴＨＭＲＥＳＥＡＲＣＨ １ １ １ ２ ＤｉｎｇＹｕｅ　ＤｉｎｇＹｏｎｇ　ＹｕＣｈｕｎｄｉ　ＺｈａｏＧｕｏａｎ １（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ） ２（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　　ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＷＳＮｎｏｄｅｉｔｓｅｌｆｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈａｔ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｒｉｔｅｒｉｏｎｔｏｍｅａｓｕｒｅ ｗｈｅｔｈｅｒａｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｉｓｇｏｏｄｏｒｎｏｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｆｐｅｏｐｌｅｄｅｓｉｇｎｔｈｅｒｏｕｔｉｎｇｊｕｓｔｆｏｒｍｉｎｉｍｕｍｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｎｌｙ，ｓｏｍｅ ｎｏｄｅｓｍａｙｂｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｙｕｓｅｄｏｒｅｖｅｎｖａｎｉｓｈｔｏｏｅａｒｌｙ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｅｎｔｉｒｅｎｅｔｗｏｒｋｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｓｉｎｃｅｓｏｍｅ ｎｏｄｅｓｗｉｔｈｐｏｏｒｅｒｅｘｐａｎｓｉｂｉｌｉｔｙｍａｙｂｅｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｕｓｅｄ，ｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇｍａｙｂｅｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｉｓ， ＷＳＮｒｏｕｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｎｅｅｄｓｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｎｕｍｂｅｒｏｆｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｓｕｃｈａｓｔｏｔａｌｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｂａｌａｎｃｅａｎｄｒｏｕｔｉｎｇ ｅｘｐａｎｓｉｂｉｌｉｔｙ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａＧＡｂａｓｅｄＷＳＮｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｈｉｃｈｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉ