无线传感器网络中能量有效自适应路由算法研究

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于无线传感器节点能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立无线传感器网络生存周期的数学优化模型,并针对最小能耗路由的能耗不均衡问题和能量均衡路由的能耗开销问题,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间发送数据的能耗,提出一个适合无线多跳传感器网络的自适应路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期。     

无线传感器网络中的能效优化路由算法*

根据无线传感器网络节点能量消耗和网络生存周期的特点,通过建立动态规划能量优化模型,在路由总能耗满足能量阈值约束条件下,均衡消耗网络中各节点能量,在此基础上提出一种适合无线传感器网络的动态规划路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期并降低节点的平均能耗。     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

井下无线传感器网络最小跳数路由改进算法研究

针对经典无线传感器网络最小跳数路由算法存在节点能耗高、网络生存周期较短的问题,提出了一种最小跳数路由改进算法。该改进算法在梯度场建立阶段设置节点延时计时器;在数据传输阶段综合考虑节点能耗的有效性和均衡性,依据能量代价函数,动态选择唯一中继节点,构建一条从信源节点到Sink节点能量代价最小的路径。仿真结果表明,该改进算法进一步降低了节点能耗,延长了网络寿命,能够满足井下无线传感器网络路由需要。     

基于能量距离复合权值Dijkstra算法的新型能量均衡WSN路由算法

针对无线传感器网络的能耗均衡及生存时间问题,提出了一种新型能量均衡的路由算法-EDDR(Energy-Distance Dijkstra Routing Algorithm)。算法在簇头选举中以节点当前能量和簇头间最短距离作为重要参数,在簇间的数据路由中引入了能量距离复合权值的Dijkstra算法。仿真表明,相对LEACH算法,本算法改善了网络的能耗均衡性,延长了网络的生存时间,缩短了网络的失效生存期。     

基于蚁群优化的无线传感器网络能耗均衡路由算法

针对无线传感器网络中节点能量受限的特点,将蚁群优化算法(ACO)应用于无线传感器网络,同时考虑了通信路径长度和节点剩余能量等因素,提出了具有能量意识的无线传感器网络路由算法,从多方面解决了节点间的能耗不均衡问题。该算法在OMNET++平台下仿真结果表明,与Ant-Net、ACRA算法相比在能耗不均衡和传输延迟等方面有了较大改进,实现了全网节点的能耗均衡,有效延长了网络生命期,减小了传输时延。     

基于差分算法的无线传感器网络路由分簇协议

针对异构无线传感器网络分簇路由协议存在节点能耗不均衡问题,提出一种基于差分进化算法的路由协议及基于节点能耗的分簇协议。该协议首先以最大化网络中簇头节点的最小生存周期为目标,建立函数优化模型,并采用差分进化算法对其进行优化,从而延长网络整体的生存周期;然后根据节点通信列表中的簇头数目进行分簇,将节点分配给能耗因子较低的簇头,以达到均衡网络能耗的目的,延长普通节点的生存周期。仿真结果表明,基于差分的路由分簇协议能有效均衡网络中节点的能量消耗,显著延长网络的生存周期并提高网络能量利用率。     

无线传感器网络中节点非均匀分布的能量空洞问题

节点非均匀分布策略能缓解无线传感器网络中的能量空洞问题.文中从理论上探讨这种策略,证明在节点非均匀分布的圆形网络中,如果节点持续向Sink节点发送数据,能量空洞现象将无法避免,而当节点数目满足一定关系时,网络中能够实现次优能耗均衡.文中提出一种节点非均匀分布策略及相应的路由算法用于实现这种次优能耗均衡.模拟结果显示网络生存周期终止时,处于网络内部的节点几乎达到了能耗均衡.     

WSN中基于能量代价的能量优化路由算法

针对无线传感器网络路由算法中的节点能耗问题,提出了一种基于能量代价的能量优化路由算法。算法综合考虑数据传输中节点能耗的有效性和均衡性,设计了一种新的能量代价函数,实现了二者的优化匹配。传感器节点按此函数计算前向部居节点的能量代价,选择能量代价最小的节点作为下一跳。算法基于部居节点信息进行路由选择,具有较低的计算时间复杂度。最后,对路由算法的性能进行了仿真分析,并与典型的路由算法进行了对比,结果表明,本路由算法能够有效延长网络生存时间,节约并均衡节点的能量消耗。     

能量均衡多跳分簇路由算法

ZigBee无线传感器网络的生存寿命与节点的能耗直接相关。为了延长网络的寿命,通常采用分簇路由方法。通过集中成簇管理以及分布簇头竞争的能量均衡多跳分簇路由算法EBMHC（ energy balance multi－hop clustering rou-ting algorithm）,在一个周期内,使得网络空闲节点休眠,簇头节点担任多条传输、数据融合以及路由维护的功能,以充分有效利用网络能量。分层管理方式可以缓解网络节点能耗不均衡问题。通过仿真表明, EBMHC算法优于LEACH和SEP算法,使网络能耗更均衡,延长了网络生存周期。     

基于混合量子进化算法的高效节能无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络中,层次型路由算法能减少节点能量消耗和延长网络生存周期.因此在LEACH算法和PEGASIS算法的基础上,提出了一种基于混合量子进化算法的高效节能的无线传感器网络路由算法HERA.该算法中把网络分为多个簇,每个簇中的节点连接成为一条多跳通讯链路,并使用混合量子进化算法来得到最优的分簇组链方式,以减少链路...     

一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法

针对现有无线传感器网络分簇路由算法的网络生命周期短、能量消耗不均衡等问题,结合节点的能量采集技术,提出了一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法。考虑到实际环境中节点能量补给不稳定,根据节点的剩余能量和当前能量自补给状态,设计了能量均衡的簇头选举机制和簇间多跳机制。仿真结果表明,在延长网络生命周期和均衡全网能量消耗方面,该算法优于采用相同能量补给规律的传统分簇路由算法(LEACH算法和SEP算法)和其他基于能量自补给的分簇路由算法(PHC算法和EBCS算法)。     

无线传感器网络动态规划的能量有效路由研究

针对无线传感器网络的能量有效路由问题,以及能量消耗通常不满足所谓的“三角不等式”的特点,通过建立动态规划的能量消耗模型,将传感器网络的路由转化为矩阵和向量的运算问题,在此基础上提出一个适合传感器网络的矩阵乘路由算法。仿真结果表明,提出的算法能显著地降低路由的能量消耗,有效地延长网络的生存周期。     

一种适合Underlay认知无线传感网络的跨层路由算法

在Underlay认知无线传感网络（Underlay Cognitive Radio Sensor Network,Underlay CRSN）中,由于每个信道被主用户所使用的状态随机变化,设计路由算法不仅需要考虑网络中节点的能量消耗以及延长网络寿命的需求,还要考虑路由路径上各链路的信道选择策略对路径数据传输可靠性的影响。该文研究了Underlay认知无线电模型下的CRSN路由问题,提出了一种适合该路由问题的链路Utility函数,并将这类问题建模为以最小化Utility为目标的最优化问题。在讨论了几种传统的无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）路由算法之后,提出了一种适合Underlay CRSN的跨层路由算法,并给出了该算法的分布式实现方案。计算机仿真表明所提出的路由算法能很好地适应UnderlayCRSN中信道可用状态的随机变化。     

Termite-hill: Performance optimized swarm intelligence based routing algorithm for wireless sensor networks

A wireless sensor network (WSN) is a large collection of sensor nodes with limited power supply, constrained memory capacity, processing capability, and available bandwidth. The main problem in event gathering in wireless sensor networks is the formation of energy-holes or hot spots near the sink. Due to the restricted communication range and high network density, events forwarding in sensor networks is very challenging, and require multi-hop data forwarding. Improving network lifetime and network reliability are the main factors to consider in the research associated with WSN. In static wireless sensor networks, sensors nodes close to the sink node run out of energy much faster than nodes in other parts of the monitored area. The nodes near the sink are more likely to use up their energy because they have to forward all the traffic generated by the nodes farther away to the sink. The uneven energy consumption results in network partitioning and limit the network lifetime. To this end, we propose an on-demand and multipath routing algorithm that utilizes the behavior of real termites on hill building termed Termite-hill which support sink mobility. The main objective of our proposed algorithm is to efficiently relay all the traffic destined for the sink, and also balance the network energy. The performance of our proposed algorithm was tested on static, dynamic and mobile sink scenarios with varying speed, and compared with other state-of-the-art routing algorithms in WSN. The results of our extensive experiments on Routing Modeling Application Simulation Environment (RMASE) demonstrated that our proposed routing algorithm was able to balance the network traffic load, and prolong the network lifetime.     

基于能量分配的无线传感器网络能量空洞避免算法

无线传感器网络中,越靠近Sink 的节点将承担更多的数据转发,导致能量消耗较高而最先死亡,从而形成能量空洞使网络提前死亡。对传感器网络能量空洞进行研究,建立节点均匀分布的网络模型,提出一种分层的动态路由协议;通过分析网络动态路由获取各层网络节点能量负载情况,进而提出一种基于能量分配的传感器网络能量空洞避免算法EABEHA。仿真实验表明,该算法能够合理分配传感器网络的能量,和Flooding、LEACH等算法相比,EABEHA算法能够显著延长网络寿命。     

Particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for WSNs

Wireless sensor networks with fixed sink node often suffer from hot spots problem since sensor nodes close to the sink usually have more traffic burden to forward during transmission process. Utilizing mobile sink has been shown as an effective technique to enhance the network performance such as energy efficiency, network lifetime, and latency, etc. In this paper, we propose a particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for wireless sensor network. In this algorithm, the virtual clustering technique is performed during routing process which makes use of the particle swarm optimization algorithm. The residual energy and position of the nodes are the primary parameters to select cluster head. The control strategy for mobile sink to collect data from cluster head is well designed. Extensive simulation results show that the energy consumption is much reduced, the network lifetime is prolonged, and the transmission delay is reduced in our proposed routing algorithm than some other popular routing algorithms.     

一种异构传感器网络下的节能分簇路由算法

无线传感器网络存在着严重的能量约束,传统同构的传感网络路由协议和算法不适合异构网络,因此,设计异构传感网络下的节能路由算法具有现实意义。研究两种不同类型传感器节点构成的,具有不同的初始能量和不同感知数据能力的异构网络中基于簇头预测的节能分簇路由算法ECAH。根据簇内节点的剩余能量、能量消耗速率和跟上一轮簇头的距离预测出下一轮簇头,有效地减少了控制报文数量,降低了系统开销,节约了能量。仿真结果显示,在异构的网络中采用ECAH路由算法比LEACH算法网络生存时间大约提高了23%。