无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN由大量漫衍在特定区域内的能量、存储本领和计较本领等方面有限的传感器节点构成,节点之间彼此协作,以无线通信的方法将感知数据传送到汇聚节点。它在军事国防、情况视察、修建物状态监测、医疗卫生和水下监测等方面有遍及的应用。可是传感器节点凡是回收电池供电,能量有限,并且陈设情况较量巨大。一旦节点的能量耗损殆尽,难以实时增补[1-4]。因此,如何配置有效的能量计策,节制节点的能量耗损成为无线传感器网络路由协议研究的重点[3]。
界说2节点的父节点。一个节点从其父节点吸收路由请求动静,且其父节点不参加该节点的邻域分别进程。
界说4路由构建动静。在构建路由路径时,一个节点向其最优下一跳节点以及次优节点发送该动静,包罗该节点的ID、最优下一跳节点ID以及次优节点的ID。
本文将三维空间以及多种群协同进化[10-12]的思想引入到无线传感器网络中,并提出了一种新的区域协同进化算法(Regional Coevolution Algorithm, RCA。该算法利用三维空间模子描写节点的一跳邻域空间。首先,源节点发送路由请求动静并按照节点的通信模子,将当前节点的一跳邻域空间分别为若干个子空间。其次,设计了一种新的适应度函数,以选出每个子空间内的局部最优节点,并通过区域间的协同进化,选出整个邻域空间的全局最优节点。在区域间局部最优节点较量时,通过对前向区域的局部最优节点举办加权处理惩罚,从而提高了节点向Sink节点的收敛速度。最后,从源节点到Sink节点的每代全局最优节点组成一条最优路径,其他局部最优节点作为次优路径的节点。
文献[1]提出了一个开导式多路径算法以及数据分流计策,以担保节点通信负载的平衡性,但没有思量间隔因素。文献[2]回收粒子群算法构建簇内和簇间负载平衡的路由路径,该算法计较劲较大。文献[3]提出了一种基于动态分区的非匀称成簇路由协议,操作多条理性和非匀称分区计策提高节点能量耗损的平衡性,但需要较高的通信开销。文献[4]提出了一种最小跳数多路径算法,回收广度优先搜索树的计策成立路由路径,但计较劲大且未思量节点的剩余能量。文献[5]提出了一种基于最小热点查询路由树算法,该算法只思量了节点的度数(连接点个数。文献[6]提出了一种度数受限的路由(DEgree COnstrained Routing, DECOR,通过限制每个节点的度数来构建度负载平衡的路由树,但需要大量的计较和通信开销。文献[7]提出了一种基于前向感知因子的能量平衡路由协议(ForwardAware Factor for Energy Balance Routing Protocol, FAFEBRP,从前向邻域区域中选择下一跳节点,未充实思量其他区域中节点的状况以及节点间间隔因素。
界说1节点一跳邻域空间。以某节点位置为中心,以该节点最大通信间隔为半径所形成的球形区域,如图1所示。
1.1网络模子
d0是自由空间能量衰减的阈值。
3所有节点同构,且每个节点有独一的ID。
本文回收的无线通信模子[8-9]如式(1所示,个中
本文所研究的无线传感器网络包括大量的感知节点和一个Sink节点,网络模子作如下假设:
1.3能量耗损模子
1所有节点以及Sink节点在陈设之后保持静止,且每个节点知道本身的位置以及Sink节点的位置,每个节点的位置信息用三维坐标(x,y,z暗示。
上述路由协议都针对低落节点的能量耗损,耽误网络保留周期给出了相应的办理计策,但都只从二维空间的角度思量。本文从三维空间的角度处理惩罚网络路由问题,并团结节点的圆盘通信模子[8],提出了一个基于三维空间与区域协同进化的无线传感网多路径路由协议(Multipath Routing Protocol based on Threedimensional Space and Regional Coevolution, MRPTSRC。
2MRPTSRC路由协议
1.2相关界说
界说5路由空洞动静。假如没有可选择的下一跳节点,则该节点向其父节点发送路由空洞动静。
1系统模子
4所有节点包罗Sink节点在内的最大通信半径都为r,且它们的通信模子为圆盘模子[8]。
界说3路由请求动静。当节点路由表为空时,该节点向Sink节点发送路由请求动静。
2所有节点的初始能量Einit沟通且无法增补能量,Sink节点能量不受限制。