大规模带状无线传感器网络QoS路由优化的研究.pdfVIP

第26卷第4期 电 力 科 学 与 工 程 Vo1．26，No．4 ll， 2010年4月 Elect~cPowerScienceandEnginee~ng Apr．，2010 大规模带状无线传感器网络 QoS路 由优化的研究 张君艳，朱永利，彭 伟 (华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北 保定 071003) 摘要：针对输电线路监测系统对无线传感器网络实时性和可靠性要求较高的特点，抽象出大规模带状无 线传感器网络 QoS路由模型，把网络带宽、时延、跳数、包成功接收率作为链路约束。鉴于蚁群算法收 敛速度过慢、易陷入局部最优解和遗传算法不能充分利用系统反馈信息的缺陷，提 出了一种用遗传一蚁 群算法寻求最优QoS路径的方法。仿真结果表明，改进的算法在遗传算法生成初始信息素分布的基础上 利用蚁群算法能够快速地找到满足约束的最优路径，网络规模越大其优势越明显，有效地解决了大规模 带状无线传感器网络QoS路 由优化的问题。 关键词：无线传感器网络；遗传算法；蚁群算法；服务质量；输电线路监测 中图分类号：TP393 文献标识码：A 传感器网络 QoS问题，算法的收敛性有所改善。 0 引 言 蚁群算法 (AntColonyAlgorithm，ACA)是由意大 利学者 M．Dorigo等人于20世纪 90年代初期， 基于无线传感器网络的输 电线路在线监测技 通过模拟 自然界中蚂蚁集体寻径的行为而提出的 术是一门多学科高度交叉、知识高度集成的新兴 一 种基于种群的启发式仿生进化系统 ，它被广 技术 j。无线传感器网络作为涵盖了数据感知、 泛地用于求解各种 NP疑难问题。 处理和传输的复杂任务型网络，其面向应用的特 本文针对蚁群算法因初期信息素匮乏，导致 点给服务质量 (QualityofService，QoS)的研究 求解速度过慢，且易陷入局部最优解和遗传算法 带来了许多新的挑战。无线传感器网络的基本应 不能充分利用系统提供的反馈信息等缺陷，提出 用类型包括事件驱动、时间驱动和查询驱动等多 一 种遗传一蚁群算法，来解决用于输电线路监测 种复杂应用，不同的应用往往有不同的QoS需求。 的无线传感器网络 QoS路由的方法。实验结果表 在基于无线传感器网络的输 电线路监测系统中， 明，改进的算法在求解大规模无线传感器网络 通过传感器节点对输 电线路上的关键参数进行周 QoS路由问题时具有显著的优势。 期性采集，监测数据要求能够被可靠地传送到监 控中心，因此，要求链路的分组丢失率尽可能低。 1 大规模带状无线传感器网络 QoS路由 用于输电线路监测的事件驱动型无线传感器网络 问题的形式化描述 对路径上的时间延迟大小非常敏感。如何合理有 效地利用无线传感器网络资源，来保证输电线路 针对输电线路监测系统对数据传输的实时性 监测系统的服务质量，是大规模带状无线传感器 和可靠性要求高的特点，无线传感器网络在以深 网络QoS路由优化所要解决的问题。 度多跳的方式从源节点到汇聚节点传送数据的过 遗传算法 (GeneticAlgorithm，GA)是 由美 程中，把网络带宽、时延、跳数、链路质量评估 国密歇根大学J．Holland教授于 1975年提出的一 参数——数据包到达成功率等传输参数作为传输 类借鉴生物界的进化规律演化而来的随机化有哪些信誉好的足球投注网站 路径上的QoS约束 c，找到多约束最优传输路径。 方法。文献 [2]中用改进的遗传算法解决无线 在抽象出的长链型QoS路由模型中，无线传感器 收稿 日期：2009—12—25。 基金项目：国家自然科学基金资助项 目 。 作者简介：张君艳 (1985一)，女，硕士研究生，主要研究领域为无线传感器网络，E-m~l：kolazjy@