传感器网络中基于簇树的路由算法

针对无线传感器网络中高能效收集数据的需要,提出一种基于簇树的路由算法ETRA(energy-efficient tree-clustered Routing algorithm).首先,ETRA利用改进的最小ID算法实现对网络的平衡分簇;然后,通过簇首信息交换,构建从簇首至sink节点的数据汇聚树;最后,在数据收集阶段,数据从成员节点传送至簇首节点,并通过数据汇聚树传送至sink节点.仿真结果表明,与典型的分簇协议相比,ETRA获得了更均衡的分簇结构和更长的网络生存期.     

无线传感器网络多汇聚节点分簇算法

为解决大规模无线传感器网络的节点通信效率问题,提出无线传感器网络的一种多汇聚节点分簇算法,针对拥有多个汇聚节点的监控区域,对网络进行层次化管理。算法通过对多种参数的综合考虑后产生簇头,并将传感器节点分配到相应的簇,由此可以有效降低节点的非均匀能耗,减少因能耗较大节点的能量过度衰竭而造成网络可用率下降。仿真结果显示,该算法可以延缓首个死亡节点的发生时间,并能有效延长无线传感器网络的整体可用率。     

一种新的无线可充电传感器网络分簇算法

为了弥补现有无线可充电传感器网络充电效率低下和节点能量冗余并存的问题,提出了一种基于节点信息的分簇算法。首先,根据传感器节点的剩余能量状态,选择候选簇首。其次,计算候选簇首集合中节点之间的距离,并与基于节点密度的距离阈值比较,最终筛选出合适的簇首。其他节点根据就近原则选择簇首,形成对应的簇。该算法由于同时考虑节点剩余能量和簇首之间的距离,可以使得具有较多剩余能量的节点成为簇首,且簇首均匀分布整个网络中。仿真结果表明,提出的算法可以提高充电效率,减少节点的能量冗余或节点能量消耗过快而死亡的现象,从而有效延长整个网络的寿命。     

无线传感器网络簇间节能路由算法

针对基于分簇网络的无线传感器网络簇间路由协议,让簇首和Sink节点直接通信或通过簇首节点转发数据造成能耗不均,节点过早死亡的缺陷。文中提出一种基于网关节点模型的无线传感器网络簇间路由算法,通过簇头与网关节点、网关节点自身建立虚电路,制定存储转发路由,将数据转发给Sink节点。并引入延时等待机制,增强了簇间信息的融合度,此算法适用于大规模无线传感器网络,有良好的可扩展性。仿真表明在能量节省等性能上与传统簇间路由算法相较有较大提高。     

基于权值竞争的分簇与连通策略研究

针对无线传感器网络中节点失效导致网络断连的问题,提出一种基于分簇和路径规划的网络连通策略,适用于命令监控型监测。固定节点采用权值竞选机制选举出最佳数量的簇首,其余节点根据簇首信号强度成簇;移动节点连通各簇首与汇点（sink）,借鉴动态旅行商问题的数学模型,尽快遍历所有簇首。两者共同维护无线传感器网络全连通。仿真结果表明：分簇算法显著增加网络运行轮数,路径规划降低网络的数据丢失率。     

无线传感器网络泊松分布最优簇首数目的研究

在无线传感器网络分簇路由协议中,簇首节点通常会消耗更多的能量。簇首节点过多或过少都会增加网络能耗。因此,为延长整个网络的生存周期,需要合理设置簇首节点的个数。在节点服从二维泊松分布的基础上,为最小化网络能耗,提出了一种求解网络最优簇首数目的方法。网络仿真表明,簇首个数为最优簇首数时,整个网络能量消耗最低。将求解的最优簇首数用于LEACH协议中,不仅延长了第一个节点的死亡时间,也提高了整个网络的生存周期。     

一种基于多级查表机制的分簇式路由协议

介绍传统分簇网络簇间通信采用集中接入方式的缺点和采用分散式接入的优点,并提出分散式接入的实现方案。在此基础上针对簇首节点负担重、部分路由不合理的问题,首次提出基于多级查表的分簇式路由协议。该协议基于多频分级结构,提出公共控制信道的概念,网络中所有节点在公共控制信道上周期性地广播心跳信息,节点据此感知邻居节点,使得不同簇一跳节点间可以直接通信,降低了簇首节点的负担。     

基于剩余能量与最小邻近簇半径的成簇算法

针对LEACH算法在选举簇首时没有考虑节点的剩余能量,并且簇首的分布不均匀,簇内节点与簇首采取单跳通信,从而影响网络生命期的问题,提出了利用剩余能量和最小邻近簇半径调整节点成为簇首的概率,并在簇内对部分节点采取多跳通信的成簇算法.仿真结果表明,该算法有效延长了网络生命期,均衡了簇首的分布,并且改善了簇内的结构.     

基于事件驱动的动态分簇网络的协作传输方法

针对事件驱动的无线传感器网络的传输可靠性问题,该文利用节点间的互助,提出一种基于事件驱动的动态分簇网络的协作传输方法。无事件发生时,各节点按预先形成的静态簇低频传输数据。而一旦有事件发生,能感知事件发生的节点快速组成事件簇,向簇头发送采集的数据,簇头融合数据后发往汇聚节点。为提升传输可靠性,当簇头传输失败时,由最佳中继协作转发数据给汇聚节点。在最佳中继的选择上,考虑到事件的连续移动,以及处于事件前向通道上的节点具有较大的感应值和较好的协作能力等条件,该文提出了基于前向通道的最佳中继选择策略。仿真和实验结果表明,所提协作传输方法能够有效提高传输可靠性。     

基于相对移动性预测的k跳AdHoc网络分簇算法

针对网络节点随机移动造成的AdHoc网络分簇结构变化和路由失效问题,该文提出一种基于相对移动性预测的k跳分簇算法,分析和预测网络节点运动状态,自适应地调整分簇结构,提高簇结构稳定性。首先,使用多普勒频移计算节点间相对移动速度,预测节点移动性,得到节点间链路保持时间。然后,在簇形成阶段,采用面向节点稳定性的MAX-MIN启发式算法,根据节点的平均链路保持时间对簇首进行选择。进而,在簇保持阶段,提出一种基于节点运动状态的网络自适应调整算法,一方面调整节点信息数据发送周期以平衡数据开销和精确度,另一方面通过预测节点间链路通断情况调整分簇结构,以减少链路失效时的链路重建时间,提高网络运行质量。仿真实验表明,所提算法可以有效延长簇首持续时间,提高簇结构在动态环境下的稳定性。     

交通路灯监控系统的无线传感网链状路由算法

在交通路灯监控系统中为节省网络节点能耗和降低数据传输时延,提出一种无线传感网链状路由算法（CRASMS）。该算法根据节点和监控区域的信息将监控区域分成若干个簇区域,在每一个簇区域中依次循环选择某个节点为簇头节点,通过簇头节点和传感节点的通信建立簇内星型网络,最终簇头节点接收传感节点数据,采用数据融合算法降低数据冗余,通过簇头节点间的多跳路由将数据传输到Sink节点并将用户端的指令传输到被控节点。仿真结果表明：CRASMS算法保持了PEGASIS算法在节点能耗方面和LEACH算法在传输时延方面的优点,克服了PEGASIS 算法在传输时延方面和LEACH算法在节点能耗方面的不足,将网络平均节点能耗和平均数据传输时延保持在较低水平。在一定的条件下,CRASMS算法比LEACH和PEGASIS算法更优。     

Clustering routing protocol based on improved PSO algorithm in WSN

Aiming at the problem that the location distribution of cluster head nodes filtered by wireless sensor network clustering routing protocol was unbalanced and the data transmission path of forwarding nodes was unreasonable,which would increase the energy consumption of nodes and shorten the network life cycle,a clustering routing protocol based on improved particle swarm optimization algorithm was proposed.In the process of cluster head election,a new fitness function was established by defining the energy factor and position equalization factor of the node,the better candidate cluster head node was evaluated and selected,the position update speed of the candidate cluster head nodes was adjusted by the optimized update learning factor,the local search and speeded up the convergence of the global search was expanded.According to the distance between the forwarding node and the base station,the single-hop or multi-hop transmission mode was adopted,and a multi-hop method was designed based on the minimum spanning tree to select an optimal multi-hop path for the data transmission of the forwarding node.Simulation results show that the clustering routing protocol based on improved particle swarm optimization algorithm can elect cluster head nodes and forwarding nodes with more balanced energy and location,which shortened the communication distance of the network.The energy consumption of nodes is lower and more balanced,effectively extending the network life cycle.     

基于稀疏密集阵传输机制的WSN数据传输汇聚算法

为了改善无线传感网(WSN)的数据传输汇聚能力,提出了基于稀疏密集阵传输机制的WSN数据传输汇聚算法。引入核生成函数,设计了一种新的传输矩阵,将簇头节点与sink节点之间连通程度及负载程度进行量化,以提升簇头节点传输效果的评估能力;采用特征向量按列排序并结合卷积算法降低簇头节点传输值,以有效减少簇头节点负载;采用树分解模式搜寻可用哈密尔顿回路,构建了基于路径分解优化机制的汇聚稳定方法;通过使用哈密尔顿寻址来优化叶子节点与根节点之间的数据链路,以增强簇头节点覆盖能力与提高数据传输过程的稳定性能。仿真实验表明,与当前常用的基于阈值筛选模糊分簇的WSN数据稳定汇聚算法和面向医疗应用的无线传感器网络多径数据传输方法相比,所提算法具有更为集中的传输报文集中度,以及更高的传输链路抖动控制能力和网络汇聚带宽。     

一种用于水声传感网的MAC层协议

针对分簇的水声传感网,提出了一种基于时分多址（TDMA）的MAC层协议——Cluster-TDMA。该协议主要由规划阶段和传输阶段组成。规划阶段,首先由网关节点规划能造成簇间干扰的子节点的传输,其次由各簇头节点分别规划本簇内其他子节点的传输;传输阶段,子节点根据规划表周期性地向簇头节点发送数据,这些数据最终汇聚到网关节点。该协议简单有效地解决了引起簇间干扰子结点的传输规划问题。C++仿真实验表明,该协议具有良好的吞吐率和能量效率性能。     

A Tree-Based Data Collecting Network Structure for Wireless Sensor Networks

In a sensor network with a large number of densely populated sensor nodes, a single target of interest may be detected by multiple sensor nodes simultaneously. Data collected from the sensor nodes are usually highly correlated, and hence energy saving using in-network data fusion becomes possible. A traditional data fusion scheme starts with dividing the network into clusters, followed by electing a sensor node as cluster head in each cluster. A cluster head is responsible for collecting data from all its cluster members, performing data fusion on these data and transmitting the fused data to the base station. Assuming that a sensor node is only capable of handling a single node-to-node transmission at a time and each transmission takes T time-slots, a cluster head with n cluster members will take at least nT time-slots to collect data from all its cluster members. In this paper, a tree-based network structure and its formation algorithms are proposed. Simulation results show that the proposed network structure can greatly reduce the delay in data collection.     

无线传感器网络中簇首选择算法研究

传统的低功耗自适应集簇分层型协议（LEACH）算法在选择簇首时未能考虑到节点剩余能量对网络寿命的影响,使得簇首分布不够合理。为了克服该问题,在完全分布式成簇算法（HEED）协议的基础上,设计了一种根据节点剩余能量选择簇首的算法。在该算法中,剩余能量越大的节点越有可能成为簇首,进而承担更多数据传输责任,能量消耗更加平均,增强了算法的健壮性。仿真结果证实,提出的算法可以有效提高网络能量的使用效率,减少功耗,延长网络生存时间。     

基于能量均衡的无线传感器网络路由算法

为了提高无线传感器网络的生存时间,针对当前LEACH算法存在的能量不均衡难题,提出一种能量均衡的无线传感器网络节点路由算法。首先将监测区域看成以基站为中心的扇形区域,并将扇形区域分割成不同大小的弧形方块,每个弧形方块中的节点组成一个簇,根据节点剩余能量产生簇头,然后采用单跳和多跳相结合的簇间通信机制,最后采用仿真实验测试算法的性能。结果表明,本文算法有效提高了网络的能量利用率,能够实现节点之间的能耗均衡,使无线传感器的网络生存时间得到延长,适用于对网络生命周期要求较高的应用。     

Proposal for Efficient Routing Protocol for Wireless Sensor Network in Coal Mine Goaf

The existing uneven clustering algorithm have disadvantages of coal mine with long strip structure. This paper proposed a UCEB-CMF protocol to improve the safety of coal mine monitoring system. The new protocol optimize the selection mechanism of the cluster head, avoid the lower residual energy nodes become the cluster head. Improve the calculation method of non-uniform competition radius and the competition way of the candidate cluster head, so the new protocol can ensure the node which close to the Sink node and has the more energy to priority become the cluster head. Propose a multipath routing algorithm according to the characteristics of the node in the coal mine goaf is die easily, it can ensure the persistence of the data transmission. Simulation results show that the routing protocol effectively balances the energy consumption among cluster heads and achieves an obvious improvement on the network life time.     

一种基于LEACH的改进分簇路由协议

经典LEACH算法在每轮数据传输过程中,所有子节点均向汇聚节点传输数据,成员节点充当簇头次数不均匀,导致信息冗余与节点能量浪费,使网络生存时间变短。针对这一问题,提出了一种基于部分成员节点随机转发机制的分簇算法,让子节点在数据传输过程中,按照均匀分布规律,选择部分节点工作。仿真结果显示,与经典的LEACH算法相比,改进后的协议延长了约38%的网络寿命,推迟了第一节点死亡时间约13%,大大地降低了能耗。在大规模网络仿真方面,优势更明显。