基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法

(2)路径搜索初始时，赋予每条路径上相等数量的初始信息素τ0，本文设置为信息素浓度下限τmin。

(3)路径搜索开始时，m只前向蚂蚁从源节点S处出发，前向蚂蚁所要携带的信息有:源节点ID号、目的节点ID号、节点i到节点j的信息素强度τ(i，j)、经过节点的剩余能量的总和以及当前总跳数。

(4)位于节点i的前向蚂蚁k，依据转移规则从相邻的下一跳节点集合中选择一个节点，并根据式(5)、式(6)更新路径上信息素强度。

(5)当中间节点j收到来自邻居节点的蚂蚁节点时：①更新前向蚂蚁搜索包跳数h(i)=h(i)+1，i∈[1，m]。如果前向蚂蚁没有到达目的节点，且h

(6)当每个前向蚂蚁到达目的节点时，它们将立即转化成一个后向蚂蚁，并且它将沿着反向信息素表回到源节点。中间节点收到后向蚂蚁数据包时，按照式(5)、式(7)将更新相邻节点信息素强度，并建立到目的节点的路由表，路由表是一个三元组包括：目的节点、下一个节点、信息素。

(7)后向蚂蚁到达源节点后路由建立完毕。

2.5 网络的维护

在无线传感器网络中，节点的故障和能量的耗尽都将导致网络拓扑结构的变化，这使得路由维护显得十分重要。路由断路和节点能量的消耗是路由维护中必须解决的两个关键问题。

(1)路由断路。

当中间节点发现路径不通或收到路由断路的消息后，它首先根据断路的路径信息删除自己对应的路由表条目，然后查询可能性路由表条目，看是否能找到到达同一目的地的其他路径。如果有，则根据路由表中信息素最大的条目作为最优的路径进行通信;

如果没有到达对应目的地的可选路径后，即向其他节点继续发送路由断路消息。当源节点在通信完成前收到路由断路消息后，如果没有到目的地的其他路径，则将发起新的路径探索过程，直到通信完成。

(2)节点能量的消耗。

为了不频繁地重建路由表，节省能量，MP-ACA算法根据每个节电的剩余能量自动更新路由表，这样就使得节点的能耗尽可能保持平衡。节点能量每下降10%，节点就会向周围节点广播自己的剩余能量，收到广播的节点用式(8)更新路由表：

为了分析改进方案的性能，这里选用了以下2个典型参数:(1)接收到数据包的平均时延(EndtoEndAverageDelay)，单位为s;(2)能量不为零的节点数目(NumberofNodes)。

3.1 接收到数据包的平均延时

图1反映了三种算法网络传输数据的平均传输延时随时间的变化关系。由图可知，各算法的时延呈现先降后增的趋势，主要是由于网络刚建立时，节点需要建立路由表，然后时延呈下降趋势。网络运行一段时间后，由于网络中部分节点死亡，导致路由的重建，致使时延呈上升趋势。

总的来说，MP-ACA的平均传输延时要小于MACO和ACA的平均传输延迟，主要是因为在MACO和ACA其路由是通过多次迭代而建立起来的，需要的时间长，从而增加了网络延时。