热热术每质用
算法分析
一种基于 ANTS 的能量有效wSn路由算法
林钻辉
(华南农业大学广东广州510642)
摘要：本文在基本奴群算法的基础上，提出一种基于能量的WSN路由算法，引入基于能量的逐减参数调节节点键路的信息素，从而在保证传输速率的基础上有效地利用网络能量。
关键调：双群能量路由其法中图分类号：TN929.5;TP212.9
文献标识码：A
无线传感器网络是由具有感知、计算和通信能力的多个微型传感器构成的网络。网络中大量的节点通过分工协作，将温度、光强、湿度等物理量通过无线传输形式发送到基站。由于其自组织及能量有限等特点，因此设计简单高效的无线传感器路由机制对提高网络
能量使用率，稳定网络数据传输具有重要意义。 1、基本蚊群算法描述
数群算法是无线传感器网络路由经典算法，它是群体智能的一个分支，是众多简单的个体通过相互之间的通信和对环境的适应，来使整个群体达到一致的行为或模式。数群算法的本质在于以下三方面：选择机制，蚂蚁根据路径上信息素的浓度来决定下一跳的地址，更新机制，路径中的信息索会随蚂蚁的经过和时间的推移而更新保存，协调机制，蚂蚁之间通过信息素来互相通信和协同工作。
2、基本蚊群算法的缺点
由于蚂数根据信息素梯度决定下一跳的地址，面信息素的更新只与蚂蚁经过和时间推移两个因素有关，因此，对于蚂蚁经过的路径，信息索会越来越浓，即妈蚊选择该路径的概率会越来越大，造成了蚂蚁重复当前路径，引起该路径节点过早坏死，破坏网络链路结构，蚂鼓必须重新选路。由于重复的路径使用，造成部分节点过早死亡，形成数据检测的盲区。这在军事或医疗等应用上可能是致命的。 3、EEABR算法
3.1主导思想
在保证蚁群基本算法对节点信息素的初始化以及挥发或加重的基础上，通过引人能量参数e，使节点信息素不但会随链路重复使用而递增，也会随链路使用后节点能量的变小而递减。使网络在选择最短路径的同时，兼顾节点剩余能量，延长网络的生存时间。
3.2路由发现
EEABR算法中，路由发现仍然通过接寻蚂蚊的广播来寻找不同的路径。与基本蚊蚁群算法不同的是，搜寻蚂蚁A，除了携带源节点地址V 当前节点地址V，当前跳数h外，还必须增加当前节点剩余能量参数e。
3.3路由选择
蚂蚁从V,节点出发，选择V,作为下一跳节点的概率基于公式(1)
rg(n)
p,(r)-
Fg ()
(1)
其中，F,指从节点V,到节点V的信息素浓度，N,表示节点V,的所有邻居节点。
50000 40000 30000 20000 0000
04 812162024 283236404448525660646872768084889296 图1网络运行第80秒算法改进前后节点剩余能量图
万方数据
文章编号：1007-9416(2011)12-0133-01
3.4路由更新
EEABR算法中，每个节点均记录了与邻居节点的信息素大小，形成信息索梯度。信息素的改变基于以下3方面的因索：
(1)蚂蚁经过的路径，相应的节点信息素△r增加单位。(2)网络中各个节点随单位时间△递减P系数。(3)蚂敏经过的路径，相应的节点信息素乘以递减系数p"，p满足以下公式：P"%
(2)
其中，e为相应邻居节点的剩余能量，为当前节点的所有邻居节点剩余节点的平均值。
通过乘法运算与链路经过时信息素增加所用的加法运算相区分，使信息素的增加或减少不会形成一致性的趋势，达到根据节点剩余能量和链路长短来控制网络路径选择的目的。此外，P"必须是一个与节点剩余能量e有关的变量，而不是一个常量，否则，此算法就会在节点信息索达到某一个值的时候进人死循环。
因此，妈蚁在节点V的信息素变化满足以下公式：
F= (F + Ar)p= eN
(3)
通过公式(3)可以发现，节点剩余能量e高于其余邻居节点剩余能量平均水平的时候，信息素递增，而在节点制余能量e高于其余邻居节点剩余能量平均水平时，信息素递减。
3.5数据仿真
在10行+10列的区间内，部署第0号至第99号共100个节点，成正方形矩阵。节点初始化能量69999J，发送单位数据消耗能量0.3J，接收单位数据消耗能量0.2J。在ns2中建立仿真模型，并考累算法改进前后网络节点能量变化。
如图1所示，横坐标为网络节点序号，纵坐标为网络节点剩余能量。虚线表示算法改进前，当网络运行到第80s的时候的节点剩余能量曲线（简称曲线1)，实线表示算法改进后，在同样时刻的节点剩余能量曲线（简称曲线2)。从这两条曲线中可以比较得出
(1)曲线1上下波动幅度较大，面曲线2上下波动幅度较小。可见，算法改进前网络节点的剩余能量不均匀，差别较大，而算法改进后网络节点的剩余能量都比较平均。这点也可以从算法改进前后所有网络节点剩余能量的标准差得出。
Sea#=97964.15>Ssun，=27140.99
(2)算法改进前有部分传输链路上的节点由于经常使用，能量下降得特别快，可能会提前进人死亡，而个别节点的死亡对整个网络的运行有可能是致命的，如89，98号节点，他们的目标节点都是99 号SINK节点，如果这两个节点死亡，则整个网络雍痪。而算法改进后节点能量下降呈现比较一致的趋势，网络能量利用较好。根据数据统计，算法改进前，当网络运行到88.5s的时刻，网络中已有不少节点死亡，网络进人瘫痪状态，无法继续运行；而在算法改进后，网络运行到117s时才进人瘫痰状态，网络生存时间延长
(3)算法改进前后节点能量波形的震荡周期大致相同，表明在路径选择上，改进后算法在考虑节点剩余能量的同时，也兼顾到了
最短路劲的选择。参考文献
[1]冯跃喜，金心宇，兼文郁，基于改进型数群算法的无线传感路由协议[J门.传感技术学报，2007，
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