基于蚁群算法的WSN路由优化：解决LEACH问题

在无线传感器网络（WSN）的研究领域中，蚁群算法作为一种有效的优化策略，被广泛应用于解决其特有的挑战。WSN通常由大量的低成本、低功耗的传感器节点组成，这些节点的能源有限，对协议设计提出了极高的节能需求。LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）算法是早期用于WSN的典型路由协议，但它存在簇头分配不均匀以及簇头直接与sink节点通信导致能耗过高的问题。 本文由西安电子科技大学研究生杨波撰写，以通信与信息系统专业为背景，导师曾兴雯指导。作者针对LEACH算法的局限性，提出了一个基于蚁群算法的改进方案。蚁群算法以其简单易实现、支持多路径选择的特点著称，它模仿真实世界中蚂蚁寻找食物的行为，通过个体之间信息交流和协作来找到最优路径。在文中，算法首先通过节点的能量状态选举簇头，每个簇头节点共享自身距离和剩余能量信息，这相当于在WSN中构建和更新信息素浓度。信息素浓度决定了每个节点被选作下一站的概率，从而形成簇间路由。 通过邻簇之间的交互，这个基于蚁群的路由算法能够在保证网络效率的同时，有效均衡各个簇头的负担，避免过度消耗某些节点的能源。NS2（Network Simulator 2）仿真工具被用来验证新算法的性能，结果显示，与LEACH算法相比，基于蚁群算法的路由策略在能量消耗和网络生存周期方面表现更优，这意味着它能够显著提高WSN的整体效能和持久性。 总结来说，这篇硕士论文深入探讨了如何将蚁群算法巧妙地融入WSN路由设计，以应对能源约束和效率提升的需求。通过模拟实验，作者证明了这种方法在实际应用中的可行性和优越性，对于无线传感器网络的发展具有重要的理论和实践价值。