一种可控簇规模的能耗均衡路由协议的设计

无线传感器网络路由研究的主要难点在于节点负载不均衡,容易导致某些节点能量提前耗尽,从而使得传感器网络过早死亡.针对这一难点,本文提出了一种可控簇规模的能量均衡路由协议(CCERP).该协议综合考虑节点的剩余能量、节点与邻居节点的链路质量、节点的度选择簇首节点,然后根据节点距离Sink节点的最短跳数控制簇首竞争半径,从而控制簇规模,接着利用虚拟力模型进行普通节点成簇,最后簇首通过多跳路由将采集的数据发送至Sink节点.该协议在簇首选举、簇规模控制和簇首间路由都充分考虑了负载均衡,实验结果验证了该协议具有较好的能耗均衡性.     

基于移动 Ｓｉｎｋ 的带状无线传感器网络数据汇聚方法研究

无线传感器网络内部能耗不均衡容易导致节点提早死亡,为此大量的能耗均衡路由协议被提出,然而这类方法主要针对环状无线传感器网络。带状无线传感器网络呈长条形分布,传统的能耗均衡路由协议无法发挥节能和能耗均衡的作用。本文提出一种基于移动Sink的带状WSN数据汇聚方法,首先基于节点能耗模型计算簇内节点的平均能耗,然后利用节点平均能耗求取Sink节点的最佳移动速度,最后簇首节点根据它与Sink的距离动态调整数据传输范围,从而实现对带状传感器网络的数据汇聚。实验结果表明该方法具有较好的节能和能耗均衡性,能够有效延长网络的生存周期。     

基于负载均衡的簇间路由协议

针对无线传感器网络簇头节点负载不均衡的问题,提出一种基于负载均衡的簇间路由协议.该协议通过记录邻居簇头节点到Sink节点的最小跳数信息建立到Sink节点的多条路径,根据簇节点的剩余能量和负载选择合适的路径进行路由,从而实现了簇头节点间的负载均衡.仿真实验结果表明,该路由协议能有效地均衡网络负载和簇头节点能量消耗,减少数据传输延迟,延长网络生存时间.     

无线传感网多Sink负载均衡路由协议

大多数无线传感网络应用中,传感节点将所采集的数据传输到距离最近的汇聚节点(Sink),从而形成"多对一"的汇聚型传输.如果节点持续向Sink节点发送数据,由于传感节点产生和多跳传输转发数据分布的不均衡性,普遍采用最近Sink(nearest sink,NS)导致部分区域节点负载过重能量耗尽,整个网络分割,缩短网络寿命.为了延长网络寿命,在多Sink情况下提出一种基于最近Sink机制的启发式负载均衡路由协议.此算法不仅考虑Sink间均衡,同时考虑局部区域负载均衡.仿真结果表明本算法网络寿命大大优于同类算法.     

无线传感器网络动态负载均衡树路由算法

多源单汇路由是无线传感器网络的关键问题之一,当所有节点都执行感知任务时,网络流量具有漏斗效应。距离Sink远的节点流量小,距离Sink近的节点由于需要转发大量数据,流量较大,容易产生拥塞。从最小生成树与宽度优先搜索树的特点出发,提出基于动态负载均衡树的路由算法。该算法在初始宽度优先搜索树的基础上,通过嫁接与局部调整树结构的方式,使流量在子树间动态均衡。对Sink位于不同位置的网络进行仿真,结果表明基于动态负载均衡树的路由算法在负载均衡度及能耗方面均占优。     

无线传感器网络基于路径的非均匀分布策略

无线传感器网络中多对一的数据传输方式导致节点负载的不均衡性,靠近汇聚节点(Sink)的节点要比远离Sink的节点消耗更多的能量,如此容易引发能量空洞问题。针对该问题,从网络数据的传递路径出发,根据网络中节点承担的路径数量的不同,平衡各层节点的能耗,提出感知节点覆盖率一致、内层路由节点与其所有外层感知节点数目相同的的非均匀分布策略,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

一种新的基于粒子群优化的双簇头分簇路由算法*

针对无线传感器网络分簇路由算法中簇头节点负载过重,簇头能量利用率不高,提出了一种基于粒子群优化的双簇头多跳路由算法。该算法根据簇头任务的不同,利用节点的能量、距离汇聚节点的距离以及节点的位置关系分别构建适应值函数,选择出最优主簇头完成数据采集和融合任务,以及与其协作的最优副簇头完成簇间数据转发任务,最终实现采集能耗和传输能耗最小化。仿真实验结果表明,与其他路由算法相比,该算法可以有效减轻簇头节点负载,减小簇头能量消耗,均衡整个网络能耗,延长了网络的生存周期。     

无线传感器网络中一种基于移动Sink的数据收集算法

针对移动无线传感器网络设计一种不依赖于节点地理位置的基于移动汇聚节点(Sink)的数据收集算法(Mobile Sink-based Data Gathering,MSDG)。该算法解决了无线传感器网络中多跳路由通信时出现能量空洞的"热点"问题。Sink沿途以最近的固定节点作为根节点动态构建路由树。簇内移动节点感知的数据经簇头进行数据融合计算,然后将融合后的数据沿路由树反向逐跳转发给Sink。仿真结果表明,MSDG在节点的平均能耗和网络生存时间等方面的性能远超过LEACH、ACE-L等数据收集协议。     

一种能耗均衡的WSNs层次路由协议研究

针对无线传感器网络(WSNs)的数据传输问题,提出一种能耗均衡的层次路由协议,根据节点与Sink节点的最短跳数将网络划分为规模不同的簇,利用簇规模的不同,抵消数据转发所消耗的能量,实现整个网络的能耗均衡,利用虚拟力原理构建簇,最后提出了簇首多跳传输方法,实现簇首间能耗均衡。实验结果表明:提出的路由协议与LEACH协议相比传感器网络节点剩余能量方差降低了55. 5%,大幅延长了传感器网络生存时间。     

三维稀疏无线执行器网络的数据下传路由算法

针对三维稀疏无线执行器网络下的数据下传问题,提出一种三维稀疏无线执行器网络的数据下传路由算法,该算法计算位置偏差角,建立数据下传路由候选节点集,对周围节点进行初步筛选,根据候选集合中候选邻居节点的速度偏差角、邻居节点的速度、剩余能量、剩余存储容量和是否被标记,计算Sink节点和候选邻居节点的传输权值,并选择转发节点。同时当数据下传路由候选节点数量过小时,提出最大位置偏差角修正方法,提高候选节点的选择范围,最终选择合适的候选节点完成数据传输。仿真结果表明:对比ADOV算法AODV-M算法、RASeR算法和MOEAs算法,DDRA-3D算法能有效提高数据下传成功率、减少数据传输时延和数据传输能耗。     

基于全局均衡策略的无线传感器网络路由算法

针对无线传感器网络的能耗均衡问题,提出了一种基于全局均衡策略的路由算法。该算法一方面利用基于区域划分的非均匀分簇方法均衡WSN数据收集汇聚树纵向上簇头之间的能耗;另一方面应用基于能耗与剩余能量复合权值的Dijkstra算法优化簇间路由——降低传输能耗并分摊数据转发任务,以均衡汇聚树横向上簇头之间的能耗。仿真实验结果表明,该路由算法能够有效地均衡网络中节点的能耗,显著延长网络的生存期。     

能量负载均衡的无线传感网分组成簇协议

针对无线传感网（WSN）中分簇路由协议在簇首分布及节点能耗不均问题,提出了一种节点能量负载均衡的分组成簇算法。根据节点能量分组,并随着节点能量的减少动态调整分组个数,组内根据能量重心进行簇首选举,利用簇首轮转和簇间多跳路由进一步均衡节点能耗。仿真结果表明,该算法有效实现了负载均衡,并显著延长了网络的稳定期。     

一种新的基于LEACH的WSN分簇协议

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%。但是,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成＂热区＂的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法（CEUC）。改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量。仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了无线传感器网络的节点能耗,延长了网络的存活时间。     

一种新的基于LEACH的WSN分簇协议

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%.但是,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成" 热区"的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法(CEUC) .改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量.仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了无线传感器网络的节点能耗,延长了网络的存活时间.     

压缩感知的能量异构WSN分簇路由协议

分簇路由协议对用于环境监测的无线传感器网络具有较好的节能性,数据压缩可以减少节点通信的数据量,但增加了分簇层次结构簇头的能耗和汇聚节点算法的复杂度,而由高能力节点担任簇头可以实现能量均衡并改善网络性能。针对无线传感器网络能量异构普遍存在的特点,提出了一种基于压缩感知的能量异构分簇路由协议（CSCH算法）。该算法根据异构节点能量确定多极簇头选举的概率,将簇内节点的信息集中在簇头上,而簇头对所采集的数据进行稀疏、压缩,以减少向汇聚节点传输数据的节点数和通信量,汇聚节点利用重构算法可从来自簇头的少量数据中恢复出信号源。同时设计了一种基于正态分布的权值系数,以优化在数据量过少情况下压缩感知算法的信号重构性能。仿真实验结果表明,该协议不仅能充分利用能量异构资源,均衡网络能耗,延长整个网络生命周期,而且能精确恢复信号源。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中利用分簇技术,簇首到Sink节点通信采用多跳路由方式容易引起"能量空洞"的问题,提出了基于最小生成树的非均匀分簇路由协议.该协议在簇首选举阶段,以节点剩余能量、节点度、节点能量消耗速度为权重计算簇首竞争等待时间,选用簇首竞争等待时间小的节点为簇首,以均衡能量;簇形成后,以剩余能量、簇间的距离和能量消耗为参数构建基于最小生成树的最优传输路径通过多跳方式将数据发送到Sink节点.仿真结果表明,该路由协议能有效均衡能耗,延长网络生命周期,延缓"能量空洞"的形成.     

能量均衡的无线传感器网络节点非均匀分布路由协议

针对现有无线传感器网络(WSN)分簇路由协议因节点分布不均匀而造成能量不均衡、“热区”能量空洞问题,提出一种能量均衡的节点非均匀分布路由协议。该协议以节点“度”、 节点到Sink节点的距离及节点平均剩余能量与节点本身剩余能量的比值作为竞选主(副)簇头的参数,并且各簇之间通过路由树与Sink节点通信。仿真结果表明,本协议可降减少于“热区”内或节点密度高的簇的簇头轮换次数,推迟出现第一个死亡节点的时间,使网络负载更加均衡,延长了网络的生命周期。     

基于簇首移动的无线传感器网络路由算法

以往的无线传感器网络分簇算法中,簇首位置固定无法移动,缺乏针对网络实时变化的灵活性,在均衡网络节点能量消耗的问题上存在着缺陷。鉴于此,提出一种簇首移动的无线传感器网络路由算法（MCHCA）。MCHCA算法将簇首设置为移动节点,通过网络区域大小及节点传输半径确定合理的移动簇首数目;根据簇内成员的位置坐标和剩余能量的信息,确定簇首每轮所需移动到的最佳位置;移动簇首收集簇内成员的数据并将其融合,传递给Sink节点。仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络节点负载的能耗,提高了网络的生命周期。     

一种适用于煤矿井下无线传感网的能量均衡路由协议

矿井无线传感网的拓扑呈长距离带状,节点间能耗不均问题十分严重。非均匀分簇策略能从全局均衡节点能量负载,在矿井中具有良好的适用性。针对矿井传感网的带状特性提出了一个簇规模自适应调节的能量均衡分簇路由协议。协议根据节点离汇聚点的距离、剩余能量及分布密度来构造规模不等的簇。簇首的竞选以节点相对于周围候选者的能量水平为依据,避免了低能量节点被当选为簇首。簇间多跳路由算法依簇首近似线型的分布特点设计,不但考虑链路能耗最优,亦注重转发节点间的能量均衡。模拟实验结果表明,该路由协议显著平衡了网中节点能耗,延长了网络生存时间。     

基于PSO的无线传感器网络分簇路由协议

提出一种能量均衡的无线传感器网络两层分簇路由协议TL-EBC。该协议采用粒子群优化算法实现网络节点最优化组簇,设置总簇头负责收集、处理簇头数据并发送至基站,以均衡不同位置簇头间的能耗。仿真结果表明,TL-EBC能有效降低节点死亡速度,均衡网络能耗,延长网络生存周期。