基于传感器网络能量均衡分簇算法仿真研究

研究传感网络能量均衡分簇延长网络寿命问题。针对LEACH算法中簇首分布不均及簇首与基站一跳通信能耗大的问题,造成网络簇头的不均匀分布带来的能耗不均衡问题以及簇头的瓶颈等,为了解决上述问题,提出了一种基于能量高效的无线传感器网络分簇路由算法。算法首先在簇头选择过程中利用节点的能量、邻节点数以及每一轮中簇头的个数等参数设置节点当选簇头的优先度,使簇头均匀地分布在网络中;在簇的组建过程中利用能量参数设置簇的重建条件,达到减小簇的重建频率的目的。     

基于节点剩余能量的能量异构网络分簇算法

针对无线传感器网络中如何利用有限能量延长网络生存时间的问题,研究了分簇算法在能量异构传感器网络环境下的性能特点,设计出一种基于节点剩余能量,适用于多级能量异构网络的分簇算法。在该算法的网络簇头选举加权概率中引入了参量γ,使得在簇头选举过程中,具有较高的初始能量和剩余能量的节点在簇头选举过程中当选簇头的机会增多。避免了剩余能量较小的节点担任簇头引起节点过早死亡使网络覆盖度降低的问题,从而均衡消耗网络中的各节点能量,延长网络的生存时间。同时,引入簇头管理机制保证了网络每轮簇头数目的稳定,进而提高了网络的传输质量。实验仿真结果表明,该算法在多级能量异构网络下比LEACH、SEP和DEEC具有较长的网络生存时间和稳定的数据传输能力。     

传感器网络中一种能量有效的簇头选择机制

针对LEACH算法存在簇头节点个数和位置分布不稳定的现象,在簇头节点的选择过程中,充分考虑簇头节点的残余能量因素,通过设定簇头的能量阈值防止低能量的节点成为簇头。改进的算法解决了LEACH簇头选择算法存在的簇头节点可能能量不足的问题,从而达到均衡网络能量消耗,延长网络寿命的目的。仿真实验采用改进算法的网络与采用LEACH、DCHS以及LEACH-H算法的网络的比较结果,说明改进算法具有更好的收敛性,实验数据表明该算法能最大限度地均衡利用网络的能量,延长无线传感器网络的寿命。     

基于剩余能量和节点度的无线传感器网络分簇算法*

为了解决无线传感器网络的能量效率问题,提出了一种基于剩余能量和节点度的分簇算法BREND。该算法在簇头选取过程中,通过两轮分簇竞选最终簇头,综合考虑所有节点剩余能量和节点度,避免能量低的节点当选为簇头,并且采用临时簇头退位机制,一跳通信范围内只有一个临时簇头,使簇头分布更加均衡。仿真结果表明,与LEACH和ENCA算法相比,该算法延长了网络生存时间。     

异构传感器网络中一种能量有效的簇头选择算法

针对无线传感器网络的异构性,提出了一种能量有效的双簇头产生算法DCHsS(Double Cluster Heads Selection Al-gorithm)以减轻簇头负担以及均衡网络能耗.与已有簇头选择算法相比,DCHsS基于双簇头思想进行改进,在每个簇中选出两个节点(分别定义为"中转"簇头和"通信"簇头),分别承担簇头节点的任务-簇内数据处理和簇外数据通信.此外,DCHsS采用了一种全新的簇头竞争参数,使得拥有较高剩余能量、较低通信能耗和较强数据处理能力的节点优先成为簇头,以更好地解决节点能量异构网络的负载均衡问题.实验结果表明,在异构网络中,DCHsS算法在能量消耗上优于单簇头方案,能更有效的利用节点能量和减少簇头能耗.     

无线传感器网络的连通成簇算法

在大规模无线传感器网络中,层次型拓扑可有效地提高节点的能量效率,延长网络的生存时间.本文提出一种基于连通支配集的分布式分簇算法,利用剩余能量较优的节点来担任簇头的角色,使整个网络的能量均衡消耗;在簇内与簇间通信能力相同情况下,使所有的簇头节点构成一个连通子网,以简化簇间通信的约束条件,提高簇间通信的能量效率;模拟实验表明算法的可行性以及有效性,能进一步延长网络的生存时间,可应用于无线传感器网络的层次型拓扑控制.     

一种改进的无线传感器分簇路由算法研究

研究优化传感器工作寿命问题,网络簇间能耗不均衡和簇头选择不合理,导致能量过早消耗,网络寿命短的缺陷.传统分簇算法采用均交分簇和固定阈值簇头轮换选举方式不能解决上述问题.为了延长网络生命周期,提高能量利用效率,提出了一种改进的无线传感器路由分簇算法,采用非均匀分簇策略使簇簇间能量消耗平衡,并利用基于剩余能量的阈值簇头轮换选择机制.在NS2平台中对算法进行仿真,对节点存活率和网络总能耗两个方面进行比较与分析,仿真结果表明,改进的算法很好地使网络的能耗达到了均衡,节约了簇头节点的能量,从而延长网络的寿命.     

基于量子PSO传感网络分簇算法仿真研究

研究无线传感器分簇节点优化问题,针对无线传感器网络分簇算法由于簇头的不均匀分布带来的能耗利用不均衡以及簇头的瓶颈,导致能量过早消耗,网络寿命周期缩短.为了延长无线传感网络生命周期,提高能量利用效率,提出了一种粒子群(PSO)算法优化的无线传感器网络分簇算法.采用量子粒子群算法分簇策略使簇间能量优化平衡,使整个网络分成若干个虚拟网格,每个虚拟网格形成一个簇,采用唯一簇头选举法产生簇头,且簇内成员可以根据局部的信息调整簇的大小.仿真结果表明,提出的分簇算法很好的使网络的能耗达到了均衡,节约了簇头节点的能量,从而延长网络的寿命,为优化网络通信提供了依据.     

基于能量异构的无线传感器网络分布式成簇算法

能量异构是无线传感器网络中普遍存在的现象.为了解决分簇算法在能量异构网络中节点能量负载不平衡的问题,提出了一种适用于能量异构环境的无线传感器网络分布式成簇算法.算法基于簇的本地信息给出了评估节点当前能量水平的相对估计因子,用以调整节点在簇头轮转过程中出任簇头的概率及其轮转周期,从而使当前高能量节点获得更多担任簇头的机会,实现整个网络能量均衡消耗,最大限度地延长网络生命周期.实验仿真结果表明,在能量异构网络环境中,新算法表现出很好的适应性和可扩展性,其能量有效性得到了很大的提高,节点能量负载更加均衡.     

一种节能的无线传感器网络路由协议的设计与实现

在无线传感器网络的路由协议中,基于簇的路由协议在拓扑管理、能量利用、数据融合等方面具有优势。本文针对目前已有协议能量消耗大、网络寿命短等问题,提出了一种能量感知的基于分布式簇算法的无线传感器网络协议EA-HEED。此协议改进了分布式的簇头选举算法,分配时分复用时隙并在簇头节点建立一棵路由树,从而提高簇头选举效率;设计了休眠冗余节点的簇内活动节点调度算法,减少能耗;采用考虑节点能量和节点与基站距离的簇头节点组织路由树方法、最小化网络开销以及能量负载平衡方法,优化路由协议,有效延长网络寿命。仿真结果表明,与LEACH和HEED协议相比,EAHEED协议可以进一步延长网络寿命。     

一种基于时间延迟机制的WSNs非均匀分簇算法

为减少无线传感器网络分簇路由协议中节点竞争簇首时多余的能耗,解决簇首能耗不均的问题,提出一种基于时间延迟机制的非均匀分簇算法。该算法使能量较多的节点被优先选为簇首,并提出了簇首竞争半径的计算方法,确保其数目稳定且位置均匀分布。成簇过程中,节点根据最小消费函数选择簇首,簇内成员加入时考虑簇首能量、二者距离以及簇首和汇聚节点角度等因素来均衡簇首能耗。仿真结果表明:算法能有效地均衡节点能耗,延长网络寿命,分别比CHTD和EEUC算法延长了35.1%和12.9%。     

无线传感器网络的节能分布式分簇算法

针对无线传感器网络的异构特性,提出一种能量有效的分布式分簇算法EEDC。预先选择剩余能量较多的节点作为竞争簇头的候选簇头节点,以簇内通信代价作为候选节点竞争最终簇头的竞争参数,选择剩余能量高且通信代价低的节点作为最终的簇头节点。理论分析与仿真实验证明,EEDC能产生均匀分布的簇头集合,有效延长网络寿命。     

受限节点的WSNs非均匀分簇算法应用研究

针对常规分簇路由算法不能有效解决节点位置、能量、频段受限的固态发酵温度检测无线传感器网络(WSNs)中节点过早死亡和能耗不均衡的问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的非均匀分簇路由协议。首先,根据网络规模选择固定数目的簇首节点,然后,引入PSO算法和非均匀分簇机制,以簇首节点覆盖范围和簇内节点与簇首之间平均欧氏距离作为评价函数的影响因子,选取一组最优簇首。仿真实验结果表明:所提算法有效改善了受限节点无线测温网络"热区"效应,均衡了节点能耗,显著延长了网络生存周期。     

一种层次蜂窝结构的负载均衡GAF算法

针对无线传感器网络中的负载均衡问题,在蜂窝结构GAF算法(GAFH)的基础上,提出一种层次蜂窝结构的GAF算法(GAFHH)。GAFHH由若干相邻蜂窝栅格内的节点组成一簇,按照各栅格在簇中的位置进行编号。选择簇中间的栅格为活跃栅格,根据最大剩余能量原则选择簇首,由各簇首构建骨干网络进行通信。通过移动各簇的边界,使活跃栅格始终位于簇的中间。仿真结果表明,GAFHH的网络负载均衡和网络吞吐量均优于GAFH。     

一种能量高效的WSN近似数据收集算法

为降低能耗和最大化网络生存期,论文提出了在一定误差范围内的高效近似数据收集算法。首先利用节点感知数据的时间相关性生成局部估计模型,然后根据节点间估计数据的空间相关性进行分簇,在簇首进行相关性检测,动态调整簇结构,并将簇首的模型参数上传给SINK节点,最后在SINK节点进行全局近似数据收集。仿真结果表明,该算法能充分利用节点数据的时空相关性去除冗余数据,在给定误差界限内能显著降低通信成本。     

基于QEA优化的WSNs簇间路由策略

无线传感器网络(WSNs)路由协议中采用多跳通信方式在一定程度上解决了单跳方式下簇头节点过早失能的问题,增强了网络通信的稳定性,提高网络能量的利用效率。但多跳方式使距离基站较近的簇头节点由于承担了大量数据转发任务,从而造成其过早死亡,出现网络空洞,缩短了生存周期。针对以上问题,提出基于量子进化算法(QEA)优化的分簇路由策略,通过QEA的多样性、快速收敛性、全局搜索能力强等特点,进行簇间路由的优化,从而有效均衡了簇头节点间的能耗。仿真结果表明:与经典LEACH协议和EEUC协议相比,基于QEA优化的簇间路由策略可以有效均衡簇头节点间能耗,延长网络生存周期。     

差分进化优化的非均匀分簇算法

针对固态发酵无线测温系统中传感器节点位置、能量等受限因素导致能量消耗不均而过早死亡的问题,提出了一种基于差分进化改进的非均匀分簇算法。该算法省去了LEACH协议中每轮频繁选簇的机制,而是从系统的稳定性出发,一次性选择固定数目的簇首,采用差分进化算法优化节点覆盖率。同时,采用能量差异化匹配策略,合理地分配簇首节点与普通测温节点的初始能量,延长网络寿命。仿真结果表明,该算法有效改善了“热区”问题,均衡了能耗,在一定程度上延长了网络的生命周期。     

高斯分布无线传感器网络簇头选择算法

针对无线传感器网络的能量受限问题,通常采用分簇聚合减少数据传输来实现能量节省。提出了一种基于高斯分布的分簇网络模型的簇头选择算法,构建了簇头选择函数的概率模型。模型以信道增益、剩余能量、簇内节点间距离及节点位置为参数,通过比较节点的概率函数值选择簇头。结果表明该选择算法能较大程度地提高网络能耗效率、延长网络生存时间。     

基于梯度转播的井下WSNs分簇路由协议

针对无线传感器网络煤矿安全监测系统对数据传输可靠性和能量均衡性的需求,提出了一种适用于煤矿井下的基于梯度转播的井下分簇路由协议（G-LEACH）。通过分析煤矿井下特殊的环境特点,针对井下巷道空间特点提出了相应的网络节点部署模型,同时在网络中部署了移动的传感器节点,在此基础上实现了基于梯度转播的可靠分簇路由算法。该算法引入候选簇首机制,通过感知节点的剩余能量、转播因子以及距离因素进行分簇,采用混合路由转发模型并结合梯度信息来决定关键节点。仿真结果表明,G-LEACH具有更高的均衡性和可靠性,更适用于井下复杂环境中安全数据的监测。     

能量高效的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络能量有限的问题,提出了一种能量高效的非均匀分簇路由算法.算法中首先通过在"热区"内选举传送节点,有效的解决了"热区"内负载不均衡的问题;非"热区"内的节点根据节点的剩余能量选举簇头,簇头选举结束后其余节点加入到距其最近的簇头中;节点入簇后,基于相似数据的收集策略,寻找符合条件的相似节点,休眠其中部分冗余的节点;改进的算法中不再每轮结束后都重新选举簇头,减少了能量的浪费;最后在数据传输阶段,采用改进的簇内单跳,簇间多跳的通信方式传输数据.仿真结果表明,本算法有效的降低了能量的消耗,改善了传感器网络的性能,提高了网络的生存时间.