4、基于改进 LEACH 和墨鱼优化方法的节能无线传感器网络优化路由开发

基于改进 LEACH 和墨鱼优化方法的节能无线传感器网络优化路由开发

1. 引言

无线传感器网络（WSN）由多个自主节点组成，可监测、感知和处理部署区域的参数，广泛应用于军事监控、栖息地监测、智慧城市等领域。然而，这类网络也面临诸多挑战和问题，具体如下表所示：
| 问题 | 描述 |
| — | — |
| 环境 | WSN 部署在人类难以到达的区域，需具备在恶劣环境下工作的能力 |
| 异常和故障 | 部分节点可能出现异常，导致网络故障，需采用容错方法和异常检测技术 |
| 可扩展性 | 传感器节点数量可能随应用需求增加，网络需高效处理大量节点 |
| 覆盖范围和节点连接性 | 网络应覆盖大部分感兴趣区域，且能自组织连接所有节点，增强通信能力 |
| 聚类 | 将大型网络组织成多个分散的集群，有效聚类可减少网络延迟、延长网络寿命并提高能源效率 |
| 能源 | 节点由电池供电，能源有限，需高效利用信道带宽，以低能耗传输信息 |
| 数据冗余 | 网络中可能存在重复冗余数据，导致节点能源消耗，可通过数学技术和数据聚合方法避免 |
| 服务质量 | 需关注吞吐量、延迟、数据包传递率和网络寿命等 QoS 参数，以获得理想的网络性能 |
| 安全 | 缺乏安全措施可能导致信息泄露或遭受攻击，可采用加密方法和入侵检测技术保护网络 |

路由在数据传输中起着关键作用，它能提供短且节能的路径，确保数据包不丢失。许多研究在寻找路由时采用了优化方法，但路由过程中的关键挑战是能源耗尽。数据聚合是解决这一问题的有效技术，它能将网络划分为集群，减少能源消耗，还能解决数据冗余问题。不过，实现理想的 QoS 参数需要应