基于蟻群算法的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )路由算法

2.2 前向螞蟻轉移規則

為了均衡網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的能量消耗，MP-ACA算法在蟻群算法的基礎上，新加入兩節點(diǎn)間的剩余能量因子改進(jìn)前向螞蟻轉移規則。改進(jìn)后的算法在螞蟻尋找最短路徑的同時(shí)受到了節點(diǎn)能量消耗的限制。MP-ACA算法中處于節點(diǎn)i的螞蟻k選擇下一節點(diǎn)j進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的概率pkij使用以下公式確定：

式中，W(j)是節點(diǎn)j的剩余能量;JK(i)代表了位于節點(diǎn)i的前向螞蟻k允許訪(fǎng)問(wèn)的鄰居節點(diǎn)集合。在這里定義滿(mǎn)足以下兩個(gè)要求的節點(diǎn)j將會(huì )屬于JK(i):(1)節點(diǎn)j還未被螞蟻k訪(fǎng)問(wèn);(2)節點(diǎn)j比前一節點(diǎn)i距離目的節點(diǎn)更近，且距離源節點(diǎn)更遠。

MP-ACA算法采用改進(jìn)的轉移規則，簡(jiǎn)化了MACO算法使得MP-ACA更適用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)前向螞蟻在尋找路徑的同時(shí)受到了節點(diǎn)能量消耗的限制，平衡了節點(diǎn)的能量消耗。

2.3 信息素更新規則

如果節點(diǎn)i，j是前向螞蟻k選擇路徑上的相鄰節點(diǎn)，當每個(gè)前向螞蟻到達目的節點(diǎn)時(shí)，它們將通過(guò)式(5)、式(6)來(lái)調節。對前向螞蟻到達目的節點(diǎn)后立即轉化成一個(gè)后向螞蟻，并且它將沿著(zhù)反向信息素表回到源節點(diǎn)。中間節點(diǎn)收到后向螞蟻時(shí)，將按照式(5)、式(7)更新相鄰節點(diǎn)信息素強度。

MP-ACA算法改進(jìn)了MACO算法信息素更新規則，可以加快搜索路徑的速度，提高網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的實(shí)時(shí)性，同時(shí)更進(jìn)一步平衡了網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的能量消耗。

2.4 MP-ACA算法步驟

(1)初始化時(shí)，Sink節點(diǎn)跳數設置為0，其他節點(diǎn)跳數設置為100。Sink節點(diǎn)在全網(wǎng)范圍內廣播跳數廣播報文，該報文包括數據包類(lèi)型、距Sink節點(diǎn)跳數、剩余能量和源地址。該報文初始值為：跳數為0，源地址為0。中間節點(diǎn)收到該報文后，保存報文中節點(diǎn)的地址、跳數和能量狀態(tài)。

如果收到的報文中跳數小于節點(diǎn)自身的跳數，則將自身的跳數設置為報文中的跳數加1，并轉發(fā)自己新的跳數信息和能量信息的報文，否則不廣播。節點(diǎn)在轉發(fā)該報文的過(guò)程中收集、存儲鄰居節點(diǎn)相關(guān)信息，最終在全網(wǎng)內建立了到Sink節點(diǎn)的跳數信息。