基于蚁群优化的WSN能耗均衡链状路由协议

为了从路由技术的角度解决无线传感器网络的能耗问题,综合蚁群优化算法和PEGASIS协议的思想提出了ACO-PEGASIS路由协议;该协议采用蚁群优化算法构建通信链,解决了PEGASIS协议中由于贪婪算法的局部性产生的相邻节点间的长链问题;并在成链过程中综合考虑节点间距离、节点剩余能量等因子,以均衡全网的能量消耗;同时根据距离和能量因素选取链头节点并采用一定措施降低链头重选次数;仿真结果表明,与PEGASIS协议相比,该协议更加有效地均衡了全网的能量消耗,延长了网络的生存周期。     

一种双层树型高能效多链路由算法

针对PEGASIS协议算法的单链维护成本高,COSEN协议算法的交叉链和长链多、数据逆传递严重等缺陷,提出一种双层树型高能效多链路由算法(TTEMR)。TTEMR算法把网络节点分为两层,底层将网络节点构造成多条分链,选取主链头和分链链头构造顶层链头链。对成链过程中产生的孤立点进行树型结构化处理以降低数据传递路径长度,优化主链头和分链链头选取策略及成链规则,并对Sink附近的普通节点和链头进行不入链操作以减少数据逆传递。仿真实验结果表明,与LEACH、PEGASIS和COSEN算法相比,TTEMR算法在每轮节点的存活数量、网络的稳定周期和生命周期、每轮剩余总能量及单位链路段平均路径长度等性能方面表现优异。     

无线传感器网络中PEGASIS协议的研究与改进

摘 要：针对PEGASIS协议中通信时延长、节点与节点之间存在长链、网络维护代价大的缺点,该论文在分析和仿真PEGASIS协议的基础上提出一种改进协议PEGASIS-I(PEGASIS-Improved)。该协议将监测区域看成是以基站为中心的圆形区域,基站生成参数 并将圆形区域分成2π/ 个子区域,子区域内节点与节点形成路由树,数据先从树叶传输至树根,再由树根发送至基站。Matlab仿真表明：与PEGASIS协议相比PEGASIS-I协议有效降低了数据传输延迟58%、避免了长链、延长了网络生存时间198%。     

基于离散PSO的分层多链无线传感器网络路由算法

针对无线传感器网络节点能量有限的特点,在PEGASIS协议的基础上提出了一种基于离散粒子群优化算法的分层多链无线传感器网络路由算法DPSO-MCRA.此算法把网络分为两层,通过离散粒子群优化算法建立多条低层链路来遍历所有节点;高层节点则自发地根据剩余能量以及到基站距离的平方大小竞争父簇头,依次选择最近的邻居链节点作为该链簇头,并由这些簇头节点组建簇头链.仿真结果表明,本文提出的路由算法与PEGASIS、GASA、ECR相比能显著缩短通信距离,减少和均衡能量消耗,从而延长了网络的生命周期,并降低了网络时延.     

基于Dijkstra算法的层次式无线传感网络协议

针对无线传感网络节点能量有限的特点,本文结合LEACH协议的分簇机制和PEGASIS协议的多跳机制,引入网络集线器(Hub)代替簇头与基站进行通信,提出了一种基于DIJKSTRA算法的分层次无线传感网络路由协议LPBDA.仿真结果表明,本算法第一个死亡节点的生存周期比PEGASIS算浃提高超过100%,20%节点数和半数节点生存周期也得到改善,而且网络延时只有PEGASIS算法的50%以下,使得整个网络更加稳定.     

基于PEGASIS的无线传感器网络路由协议改进

传感器信息系统能量高效聚集（PEGASIS）协议是无线传感器网络中经典的分簇协议,由于实现简单得以广泛应用,但该协议中头节点的轮流当选策略和网络按照贪心算法成链的方法容易导致整个网络的能量消耗不均匀、节点死亡时间较早、网络延迟较大等问题。提出一种基于PEGASIS的剩余能量距离分区（PEGASIS-REDP）协议,在网络建立连接阶段对整个网络区域进行分区优化,在节点密度不变的情况下缩短差链距离。在头节点选取阶段,将节点剩余能量、区域内平均能量、距离基站的距离等多个因素作为判断头节点当选的条件,大幅减少头节点的更换次数。借助MATLAB软件仿真出PEGASIS-REDP协议建立网络的过程、在不同轮数下节点存活情况和头节点的选取情况,并在相同的实验条件下,针对不同路由协议在网络延迟、能量损耗和生命周期方面进行对比分析。实验结果表明,PEGASIS-REDP协议的网络生命周期相比于PEGASIS协议延长了19.6%,在均衡网络能耗和降低网络延时方面表现更好。     

基于智能算法的层次型多链WSN路由协议

路由协议设计是无线传感器网络的一个重要领域,可靠性、低开销、易于维护是无线传感器网络路由协议的设计目标。本文基于层次型拓扑控制思想,并在成链算法PEGASIS基础上引入智能成链策略,提出新的路由协议——HMCRP（Hierarchical Multi-Chain Routing Protocol）。HMCRP基于虚拟网格方式将网络划分为两层自治区域,简化拓扑复杂度;区域内节点按照蚁群算法成链,保证形成全局最优或较优的传输路径;提出链头选取公式,综合考虑节点性能、区域链的数据传输代价。通过matlab与omnet++相结合的仿真实验,与PEGASIS协议及其改进协议相比较,验证了HMCRP在延长网络生命周期、降低数据传输平均能耗以及提高数据接收率等方面的优势。     

基于混合PSO的分区多链无线传感网络路由算法

针对PEGASIS算法中节点能耗不均、容易产生长链等缺点,提出了一种分区多链的改进路由算法。该算法按节点密度将圆形监测区域划分为多个扇形子区域,子区域内通过混合PSO构造一条最优的簇内链,以减少链路的总距离。同时,为了平衡和减少能耗,建立安全带,并根据剩余能量和距离因素来选择簇头。MATLAB仿真表明:改进算法相比于PEGASIS算法在避免长链、延长网络生存、平衡能耗等方面均有提升,能有效提高无线传感网络的性能。     

基于GASA的能耗均衡WSN路由协议

无线传感器网络的节点能量有限,需要高效节能的路由协议来降低网络能耗.提出一种基于模拟退火遗传混合优化算法的负载均衡的无线传感路由协议,采用结合遗传算法和模拟退火算法优势的混合优化算法来构造全局最优通讯链路,采用改进的能耗模型,在通讯过程中加入最大预期剩余能量节点信息,选择预期剩余能量最大节点为簇头.仿真结果显示,相比较PEGASIS协议,第一个节点死亡时网络生存周期提高266%～500%,20%和50%节点死亡时提高6%～20%,不同比例节点死亡时剩余节点剩余能量方差仅为PEGASIS的0.01%～1.34%,协议有效实现各节点能量消耗均衡,延长网络生存周期.     

一种改进的簇头成链路由协议

针对LEACH路由协议和PEGASIS路由协议的局限性,提出一种改进的簇头成链路由协议。将网络内所有传感器节点以区域为单位集合成簇,由Sink节点向下遍历区域内全部节点形成多条簇头链,通过计算数据丢包率得到能串联整个网络的簇头链。仿真结果表 明,该路由协议具有较好的数据传输可靠性和实时性。     

Energy efficiency analysis of a chain-based scheme via intra-grid for wireless sensor networks

This study proposes the ideal energy mathematical model for the ideal PEGASIS architecture. Since the distance between nodes is the same, this ideal energy mathematical model can obtain a longer network lifetime than that of the PEGASIS architecture in a WSN. To achieve this objective, the intra-grid PEGASIS architecture, which is architecture that is based on the PEGASIS architecture, is proposed. In the proposed architecture, the sensor area is divided into several network grids, and the nodes of each network grid are deployed at random locations, and the nodes in the network grid are connected. Finally, all of the network grids are connected. The results of a simulation reveal that the energy consumption in each round in the ideal PEGASIS architecture almost equals that in the intra-grid PEGASIS architecture, but the PEGASIS architecture consumes the most energy in each round. Additionally, only a tiny difference is found between the network lifetime of the ideal PEGASIS and that of the intra-grid PEGASIS architecture, and the PEGASIS architecture has the shortest network lifetime.     

无线传感器网络数据融合协议比较

传感器网络由电池能量受限的节点组成,必须采用一种能量有效的方法收集节点感知的信息,如果每个节点都采用单跳方式将其感知的数据直接传输给汇聚节点,则与汇聚节点距离较远的节点能量将很快被耗尽。应用于无线传感器网络的LEACH协议提出了通过分簇实现数据融合的方法,簇头在接收到本簇成员的数据后进行融合处理,最终,将融合结果传输到汇聚节点。另一种应用数据融合的PEGASIS协议,是一种接近理想的基于链状的协议,它在LEACH协议的基础上做出了改进。在PEGASIS中,每个节点只与一个位置最近的邻居进行通信,并且,轮流传输数据到汇聚节点,然后,降低每一轮中的能量消耗。模拟结果表明:采用PEGASIS协议有效地延长了网络的生存时间。     

无线传感器网络中助理簇头机制的应用

研究LEACH和PEGASIS协议,提出一种无线传感器网络中的助理簇头分簇算法。该算法根据簇头节点的地理位置、剩余能量及簇内成员节点数目,动态决定是否需要在簇内产生助理簇头,并在需要产生助理簇头的簇内选择合适的节点,以减少簇头通信的能量消耗。实验结果表明,加入助理簇头后,原算法在均衡性能、能量消耗和网络生命周期等方面均得到优化。     

A chain-cluster based routing algorithm for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are an emerging technology for monitoring physical world. Different from the traditional wireless networks and ad hoc networks, the energy constraint of WSNs makes energy saving become the most important goal of various routing algorithms. For this purpose, a cluster based routing algorithm LEACH (low energy adaptive clustering hierarchy) has been proposed to organize a sensor network into a set of clusters so that the energy consumption can be evenly distributed among all the sensor nodes. Periodical cluster head voting in LEACH, however, consumes non-negligible energy and other resources. While another chain-based algorithm PEGASIS (power- efficient gathering in sensor information systems) can reduce such energy consumption, it causes a longer delay for data transmission. In this paper, we propose a routing algorithm called CCM (Chain-Cluster based Mixed routing), which makes full use of the advantages of LEACH and PEGASIS, and provide improved performance. It divides a WSN into a few chains and runs in two stages. In the first stage, sensor nodes in each chain transmit data to their own chain head node in parallel, using an improved chain routing protocol. In the second stage, all chain head nodes group as a cluster in a self- organized manner, where they transmit fused data to a voted cluster head using the cluster based routing. Experimental results demonstrate that our CCM algorithm outperforms both LEACH and PEGASIS in terms of the product of consumed energy and delay, weighting the overall performance of both energy consumption and transmission delay.     

一种新的无线传感器网络高能效协作路由算法

为解决无线传感器网络在数据采集过程中的能量节省与能耗均衡问题,结合LEACH的分簇思想和PEGASIS的链路传输特点,利用协作MIMO技术,提出了一种新的高能效协作路由算法HECRA。该算法利用内网数据融合与协作MIMO技术减少了簇内链路短传输与簇间长输的能量消耗,通过构建代价函数选择最合适的路由路径以实现能耗均衡。理论分析了系统进行数据采集时各节点能耗以及系统总能耗,实验仿真结果表明,相对于LEACH与PAGASIS,提出的HECRA算法在网络生命周期上得到了很大的改进。     

一种带侦察子群蚁群算法的无线传感路由协议

针对无线传感器网络（WSNs）路由面临安全威胁和节点能量有限的不足,提出一种基于引入侦察子群的改进蚁群算法（SACO）路由协议。通过改进的蚁群算法构造一条数据传输链,选择其中能量最大节点为簇头,信息通过相邻节点传送。结果显示：该算法兼顾到节点的能量和路径消耗,较标准蚁群算法和贪婪算法具有高效的路由选择功能,能够使网络中节点能量消耗更加均衡,从而延长网络的使用寿命。     

基于LEACH和PEGASIS的簇头成链可靠路由协议研究

减少能耗、延长网络寿命是无线传感网络的关键技术.基于LEACH和PEGASIS算法,提出一种改进的有效路由算法.改进的算法规定LEACH中簇头数目为5个,利用PEGASIS算法使簇头成链,并选择剩余能量最多的簇头传送信息给基站.在选择簇头时,考虑节点的剩余能量,给节点设置一个能量阈值,小于该值则不能当选为簇头,因此提高了网络的健壮性.理论分析和仿真结果表明,改进后的算法比LEACH算法生命周期提高117%～351%,且能耗更加均匀,同时与PEGASIS相比,时延提高290%.     

基于质心理念的无线传感网络路由协议的研究与改进*

针对无线传感器网络中的信息时延和网络生存周期较短等问题,提出了基于质心的CMC-PEGASIS(center of mass concept in power efficient gathering in sensor information system)路由协议;该协议将区域分为等宽的5部分,利用PEGASIS的理念对其各自成链;而后利用质心的概念找到区域节点的能量中心,并结合节点自身的能耗以及节点与基站的距离关系得到区域内最佳的簇头节点;仿真实验表明,该协议有效地平衡了整个网络的能量消耗,并且延长了网络的生存时间。