多级异构无线传感器网络高能效多跳分簇路由算法

在无线传感器网络中开发一个高效节能的路由算法需要充分利用有限的能量。针对现有异构无线传感器网络分簇路由算法未考虑节点距离基站的位置,以及在路由传输方面多是采用单跳路由机制,从而造成能量空洞等问题。文中将提出一种多级异构无线传感器网络高能效多跳分簇路由算法,该算法将节点位置与剩余能量作为考虑因素来选举簇头,增加距离基站近且剩余能量高的节点被选举为簇头的机率,同时采用多跳与单跳相结合的自适应路由通信机制,均衡全网能耗、提高全网能效。理论和仿真实验结果表明该算法在存活节点和网络吞吐量等性能方面优于现有算法。     

粒子群优化算法实现的WSN路由协议的可靠性验证

针对无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)中传感器节点能量的有限性,通过改进WSN路由协议来降低整个网络的能耗,从而提高其生命周期。主要分析粒子群优化算法实现的WSN低能耗路由协议(PSO-LP)与经典LEACH协议和基于粒子群算法的LEACH协议LEACH-PSO相比的优越性,并通过MATLAB仿真实验从生命周期、网络剩余总能量、簇头节点分布等方面验证了PSO-LP协议使传感器节点的能量利用率达到最大化,显示了PSO-LP算法在均衡网络能耗方面的有效性。     

一种基于LEACH的高效路由协议

为解决无线传感器网络路由协议研究中降低单个节点能耗,延长网络生存期等问题,在分析传统的LEACH算法基础上,针对簇头选举、簇形成过程两个问题加以改进,设计了一种基于LEACH的高效路由协议。依据节点的剩余能量、离基站的距离等因素产生簇头;依据普通节点到簇头的距离、簇头到基站的距离等因素成簇。研究结果表明,改进算法在降低节点能耗、延长网络生存期等性能方面有明显的提升。     

基于无线充电的Sink轨迹固定WSN路由算法

利用无线充电技术给节点供电已经成为延长无线传感器网络寿命的一种有效方式。针对Sink节点轨迹固定的无线传感器网络,采用移动Sink无线充电,提出一种基于近邻传播聚类的能量均衡无线充电路由算法。该算法采用近邻传播聚类算法对节点进行分簇,使得分簇更加均匀,分簇后簇结构不变,簇头轮换,减少频繁成簇带来的不必要能量开销。数据传输阶段在簇头之间建立层次树优化传播路径,计算权值时考虑中继节点的剩余能量,均衡簇间能量;Sink节点采集数据的同时,对充电范围内的可充电节点进行无线供电,以填补Sink节点轨迹周围的能量空洞。仿真结果表明,与传统分簇算法相比,该算法更为有效地延长了网络的生命周期。     

基于分簇的无线传感器网络路由协议分析

无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,目前成为计算机科学领域一活跃的研究分支。由于节点能量及其消耗率影响网络的稳定性和整个网络的生命周期,因此本文对于无线传感器网络分簇路由机制,着重从分簇路由簇头的产生、簇的形成和簇的路由的三个过程,系统地分析了当前典型的分簇路由算法,并比较和分析了这些算法的特点和适用情况,并进一步提出了分簇路由算法未来的研究重点。     

能量分布无关的WSN自适应分簇路由算法

针对LEACH算法不适应节点初始能量不同的WSN和簇头完全随机选择的缺点,提出一种能量分布无关的WSN自适应分簇路由算法。算法思想是:1)节点根据自身剩余能量与网络平均能量比值确定是否竞争簇头;2)控制簇头在网络内平均分布;3)簇内节点与簇头1跳通信,簇头与基站采用最小能量路由协议。仿真结果表明,改进后的算法能使节点的剩余能量趋向相等,从而有效地延长整个网络的生命时间。     

无线传感器网络LEACH路由协议的改进

针对LEACH协议没有考虑到节点的剩余能量,非簇头节点的位置及簇头与基站只使用单跳通信带来的能耗较大的问题,提出了一种基于LEACH协议的改进分簇路由协议Improved-LEACH。Improved-LEACH协议综合考虑了节点的剩余能量,当前节点未当选为簇头的轮数,离基站较近的非簇头节点与基站直接通信和单跳与多跳相结合的数据传输方式4个方面的因素。MATLAB的仿真实验表明:相比LEACH协议,Improved-LEACH协议把网络中的第一个节点的死亡时间推迟了170轮左右,把整个网络的生存时间延长了400轮左右,明显地提高了网络的能量利用率,延长了网络的生存时间。     

基于BWAS的无线传感器网络动态分簇路由算法

为加快无线传感器网络路径搜索速度,减少了路径寻优能量消耗,提出了基于最优-最差蚂蚁系统(best-worst out system,简称BWAS)算法的无线传感器网络动态分簇路由算法.该算法是基于无线传感器网络动态分簇能量管理模式,在簇头节点间运用BWAS算法搜寻从簇头节点到汇聚节点的多跳最优路径,以多跳接力方式将数据发送至汇聚节点.BwAS算法在路径搜寻过程中评价出最优最差蚂蚁,引入奖惩机制,加强搜寻过程的指导性.结合动态分簇能量管理,避免网络连续过度使用某个节点,均衡了网络节点能量消耗.通过与基于蚂群算法(ACS)的路由算法仿真比较,本算法减缓了网络节点的能量消耗,延长了网络寿命,在相同时间里具有较少的死亡节点,具有较强的鲁棒性.     

多级异构传感器网络距离和能量有效分簇算法

分簇路由算法是无线传感器网络降低能耗的一种关键技术。由于多级能量异构无线传感器网络的节点初始能量在一定范围内随机分布,为了能有效利用节点能量的异构性以降低能耗、延长网络稳定周期,提出了同时考虑节点剩余能量和节点至基站距离的多级能量异构无线传感器网络的分布式分簇算法CDEE。该算法使剩余能量较高、距离基站较近的节点成为簇首的机会更大。仿真结果表明,CDEE算法可以有效降低并平衡网络能量消耗,延长网络稳定周期。     

无线传感器网络路由协议改进方案

针对无线传感器网络中节点能量的有限性问题,在LEACH协议基础上,采用新型的簇首选择机制,通过考虑候选节点的剩余能量、地理位置等参数来优化簇首选择,从而避免了低能耗和位置不佳的节点被选为簇头;同时为避免簇头节点能耗过多,引入节点度的概念;然后根据簇头离基站的距离对区域进行划分,实现多跳传输,进而保证了网络内节点能量负载的均衡性。仿真实验结果表明,新的算法机制能够更好地均衡网络内的节点能量,从而延长了节点与网络的寿命。     

树状-多层次无线传感器网络路由协议的研究

对一个基于无线传感器网络的数据采集监控系统,根据所采用无线传感器的通信特性,结合对低功耗自适应分层路由协议(LEACH)的网络结构和数据传输性能的分析,提出一种新的树状-多层次路由协议(TSML)。TSML协议采用簇状拓扑结构,通过汇聚节点广播、传感器节点转发信息实现路由路径的探索,传感器节点按照转发信息的次序建立层次,从而构成一个具有树状结构的多层次网络结构。协议规定所有传感器节点间的路由关系存储在汇聚节点,由汇聚节点发送路由信息来寻找待采集的目标节点,目标节点再按照此路由进行反向数据传输,从而实现数据的实时采集和监控。实际应用表明,基于TSML协议组建的树状多层次网络,具有监测范围广、能耗小、网络结构稳定等特点,适用于数据采集监控系统的网络部署。     

基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法

针对无线传感网络部署中面临的数据分布的非均匀效应突出、节点成簇死板及分区机制困难的难题,该文提出了基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法。首先按节点与基站距离进行成型化处理和分区;然后通过距离和耗能指标将不同分区内部的节点完成分簇处理,形成区头节点和簇头节点;最后通过两类节点的有机结合来实现无线传感数据的协作传输。仿真实验表明:与EEVC、LEACH算法相比,该文路由算法更能够有效地减缓网络能量开支,稳定网络的传输性能,提升网络数据的投递水平。     

基于Dijkstra能量均衡的无线HART图路由算法

针对工业无线HART网络生存时间受节点能量限制的问题,提出一种能量高效均衡的图路由算法(EEBGR)。该算法构建了适合无线HART图路由的新型层次化网络拓扑结构,在求取该拓扑图边的权值时,综合考虑节点能量均衡性指标、流量负载指标和链路传输能耗的影响因素,进而构建出复合权值有向图,并利用改进的Dijkstra算法为各节点决策最小代价的多路径子图路由,以达到全网节点能耗均衡。测试结果表明EEBGR算法有效地减少了无线HART网络单个节点能耗、均衡了网络能量分布、延长了网络生存时间。     

一种无线传感器网络分簇路由协议优化算法

给出了一种无线传感器网络分簇路由协议的随机选择簇头优化算法,可针对分簇和数据传输两个阶段进行优化调整,加入节点连接度及能量参数,优化了网络的配置,克服了分簇不均匀的问题。仿真结果表明了算法的有效性。     

组合能量圆分布无线传感器网络分簇路由与拓扑形成算法

提出一种圆分布无线传感器网络的组合加权能量均衡分簇与路由算法(CW-EBCR).算法综合考虑了节点的度、节点能量水平、节点到其邻居节点的平均距离、以及节点当选簇首的累计时间,距离sink基站的距离等因素,在考虑最优簇数的基础上,周期性成簇,并实现了簇的自维护.仿真和分析表明:算法可以很好地实现圆分布无线传感器网络簇内和簇间能量均衡,较ACO-EBR算法延长20%的网络生存期.     

面向城市水资源监测的WSN拓扑控制算法

针对传统的水资源监测系统监测周期长、自动化程度低的问题,提出了一种基于WSN的城市水资源监测系统。对已有的WSN层次拓扑控制的LEACH算法,由于簇头节点在网络内的分布是随机的,容易造成簇成员节点与簇头间、簇头节点与网关节点间的通信距离不平衡,故对此不足进行了改进。通过Matlab仿真软件对算法性能进行仿真,结果表明该改进算法LEACH-E能够更好地均衡节点的能量消耗,在保证网络连通性的前提下,监测网络的生存时间比LEACH算法提升了约26%,从而节约了监测网络的运行成本。     

动态拓扑环境下无线传感器网络分簇算法研究

提出一种适用于动态拓扑环境的无线传感器网络分布式分簇算法,算法根据节点的剩余能量以及与动态变化的簇心之间的距离来挑选簇头,从而使网络能量均匀消耗.与集中式算法不同,该算法只需和部分邻居节点交换阈值信息而无需收集全局节点的位置信息,也不必完成远距离通信等任务.仿真与实际应用表明,动态拓扑环境下,该算法具有良好的负载平衡性能和较小的协议开销,与LEACH算法相比,能有效减少能量消耗,网络生存期可以延长20%～30%.