基于人工蜂群算法的节能分簇协议

摘要

在当今社会，随着移动计算和移动互联网技术的飞速发展，网络通信被越来越多的应用到了移动设备之间，比如移动学习、移动自组织传感器网络等等，极大的方便了人们的生活，提升了学生们的学习兴趣。
　　但是，对于这些电池驱动的设备比如智能手机，平板电脑和无线传感器网络中的传感器节点而言，能量消耗是网络通信中不得不考虑的一个重要指标，直接影响了移动设备的通信质量和网络寿命。特别是随着近些年来，移动设备的屏幕尺寸、CPU处理速度、存储和通信能力在逐年提高，但电池电量的发展速度却异常缓慢，成为移动设备在能量密集型网络场景应用的瓶颈，一定程度上降低了网络应用所带来的用户体验。
　　本文主要针对由能量有限的移动设备组成的网络应用场景，提出了一个生物启发式的节能网络分簇协议，协议主要包括三个部分:首先是根据网络中移动节点的分布情况和移动速度，初步估计出当前网络拓扑下应该划分的簇的个数;其次，在考虑移动应用场景特有的一些因素比如网络节点的剩余能量、节点的移动速度、节点的通信半径和到服务器之间的通信距离等因素下，根据人工蜂群算法和估计出的簇数目，选择出最优的簇头以使得网络中孤立节点数目最少;为了防止分簇之后由于节点移动或簇头能量耗尽而导致的簇结构不稳定，所提出的节能分簇协议还包括两个具体的簇维护机制，最大限度地维护簇结构的稳定。
　　本文还针对所提出的网络节能分簇协议在多个网络应用场景、多种不同的实验条件下进行了仿真实验，性能评估结果表明该分簇协议能够在网络通信当中有效的节省单个节点的通信能耗，并通过平衡所有节点的能量消耗来延长网络总体的服务时间，从而提高移动设备在能量密集型应用中的表现，给用户带来良好的使用体验。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状

1．3 主要研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究思路

1．3．3 本文主要贡献

1．3．4 全文组织结构

2 人工蜂群算法

2．1 群智能理论概述

2．2 采蜜行为建模

2．3 人工蜂群算法流程

3 基于ABC的节能分簇协议

3．1 引言

3．2 分簇问题建模

3．3 EBDABC分簇协议

3．3．1 协议总体流程

3．3．2 确定簇头个数

3．3．3 簇头选择

3．4 协议性能评估

3．4．1 实验场景描述

3．4．2 评估簇头个数确定

3．4．3 评估簇头选择

4 分簇协议的改进与性能评估

4．1 EBABC协议的不足

4．2 簇维护机制

4．2．1 簇头转换机制

4．2．2 成员转换机制

4．2．3 节点移动性管理

4．3 协议性能评估

4．3．1 实验场景设置

4．3．2 评估簇头数目估计

4．3．3 同构节点中簇头选择

4．3．4 异构节点中簇头选择

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢