基于最小跳数的WSN非均匀分布的路由算法*

针对无线传感器网络节点能耗分布不均衡的问题,采用非均匀分布策略部署节点,提出一种新的路由算法。该算法通过在网络中建立最小跳数场和路径节点最小能量场,使得信息包沿着能耗最优的路径向sink节点发送。通过仿真实验表明,该算法在能量节省、能耗均衡和提高网络生存期方面具有明显的优势,进而能够缓解能量空洞问题。     

采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议

为避免无线传感器网络中因节点能耗不均衡而产生的能量空洞现象,延长网络生命周期,提出采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议。首先在网络监测区域分层的基础上,计算各层感知数据转发能耗,根据各层网络能耗比例和监测区域覆盖要求,设计了密度递减的节点部署模型;然后基于两跳通信的贪心范围,提出两跳能耗代价估计函数,改进半贪心算法;在簇间多跳通信阶段,利用优化的半贪心算法求解簇头到基站的最优转发路径。仿真实验表明,与现有的几种路由协议相比,新协议能够均衡各层网络节点能耗,延长网络生命周期,有效避免能量空洞现象。     

基于最小巡游概率的网络空洞平衡唤醒算法

在网络移动Agent(MA)模式下环形路由设计中,由于网络数据包传输冲突产生空洞,需要设计空洞平衡唤醒算法,以平衡网络能量,延长网络寿命。传统方法采用自适应学习粒子群算法,构建C/S模式下的空洞平衡唤醒算法,由于网络能耗不均衡也将容易使网络产生信息空洞的孤岛节点,性能不好。提出一种基于最小巡游概率的移动Agent的能量平衡环形路由信息空洞唤醒算法,建立最小跳数链路与梯度环,提供MA休眠和唤醒所需能量,进行MA迁移与数据回传,进行最小跳数链路路由算法设计,构建最小巡游概率判别准则与整体网络拓扑结构,实现网络信息空洞平衡唤醒算法的改进。仿真结果表明,该算法能数据包跳数构建网络拓扑,有效抑制了数据包在同一梯度内重传现象,通过最小概率巡游,有效减少因节点死亡而产生网络空洞的概率,有效克服网络能耗不均衡也产生信息空洞的孤岛节点,sink节点会相继收到由内环到外环各层MA所回传的融合数据,有效延长网络使用寿命,提高系统稳定性。     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

无线传感器网络中的节能路由算法研究

对无线传感器网络的节点能耗不均衡和传输时延的问题进行了研究,提出一种新的路由算法。该算法通过建立最小跳数和对节点剩余能量的保护,使得数据包沿着能耗最优的路径向Sink节点发送。在MATLAB环境下对该机制进行了仿真实验。实验结果表明,该算法能降低能耗,均衡和延长网络生存时间。     

有效能量空洞避免的无线传感器网络混合多跳路由算法

针对在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点之间能量消耗不均衡容易引发"能量空洞"现象的问题,在研究平面和层次路由协议的基础上,提出了一种有效能量空洞避免的混合多跳路由算法。首先,引入热点区域划分的概念对监测区域进行划分;然后,在分簇阶段,对热点区域外的节点采用非均匀分簇结构,融合簇内数据以减少流入热点区域的数据量;其次,对热点区域内的节点不采取分簇以降低区域内节点的分簇能耗;最后,在簇间通信阶段,通过粒子群优化(PSO)算法寻找同时满足相邻两跳间最大通信距离的最小化和最大通信跳数的最小化的最优传输路径,实现整个网络的能量消耗最低。理论分析和实验结果均表明,所提算法在能量有效性和能耗均衡分配方面都要优于基于增强学习的生命期优化路由协议(RLLO)和基于模糊理论的多层分簇式路由协议(MLFC),网络生存周期分别提高了20.1%和40.5%,可以有效避免"能量空洞"。     

基于跳数场的无线传感器网络路由协议研究

研究了无线传感器网络路由机制;在分析了基于跳数场的多径路由协议的基础上,针对其存在节点负载不均衡的缺陷,提出了新的局部动态改变节点功率的路由算法,该算法在建立跳数场时选取出一跳扩展节点来分担一跳节点的负担,在数据传输过程中使用基于节点剩余能量和连通度的加权函数值作为转发节点的选择依据,均衡了中间节点的能耗;仿真实验表明,新的算法能够有效均衡负载,延长网络生存期.     

基于最小跳数的无线传感器网络能量自适应路由算法*

针对基于最小代价的路由算法冗余信息过多和能耗不均衡问题,提出了一种新的路由算法--MHEP算法.新算法通过在网络中建立最小跳数场和路径节点最小能量场,使得信息包可以沿着能耗最优的路径向网关节点发送.通过仿真实验与基于最小代价的路由算法的比较,结果表明该路由算法在能量节省和能耗均衡方面具有明显的优势.     

一种能量有效的WSN分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)中的热区问题,提出一种能量有效的WSN分簇路由算法EERA。以基站为圆心将整个感知区域划分为大小不等的圆环,依据节点剩余能量和相对位置选择簇首。簇间采用多跳路由传输数据,路由构建时考虑节点接收和发送数据能耗,将发送距离限制在阈值之内且尽量减少中转次数,簇首节点在稳定传输阶段动态改变转发路径。仿真结果表明,EERA能有效降低网络能耗,均衡网络节点的能耗,延长网络生命周期。     

WSN中基于最大最小化的优化路由算法

无线传感器网络(WSN)由能量受限的节点组成,需要设计路由算法优化节点的能耗。文章以最大化网络生存时间为目标,基于最大最小化模型提出了优化路由算法,定义了数据发送矩阵,设计了转发节点选择机制,以避免路由回路;基于节点收发数据的能耗及剩余能量,设计了求解优化路由的数学规划模型,优化了传感器节点的数据发送路径和发送量,均衡了节点的能量消耗。仿真结果表明,该算法能有效地均衡节点的能耗,延长网络生存时间。     

基于跨层机制的ZigBee网络PAN间能耗均衡路由算法

针对现有ZigBee网络多PAN路由算法在路由构建过程中通信开销、传输时延和能耗较大的问题,提出一种基于跨层机制的能耗均衡路由算法——ERBCD(Energy-balanced Routing algorithm Based on Cross-layer Design)。该算法采用梯度探测反馈方式构建网关至节点的下行多径路由;引入跨层机制更新邻居节点的剩余能量信息;设计包含跳数和节点剩余能量的合成路由度量标准以减轻节点负载,均衡网络节点能耗。理论分析证明了ERBCD算法的有效性。仿真结果表明与现有典型算法IP-AODV相比,ERBCD算法大大降低了网络通信开销和数据分组平均能耗,并延长了网络生存期延。     

无线多媒体传感器网络能量均衡的多跳图像传输机制

针对由普通节点和图像节点组成的异构无线多媒体传感器网络,提出了基于图像节点邻域协作压缩的多跳图像传输机制MHIT。该机制在发送图像前,首先根据传输距离和路由跳数判断是否需要压缩图像,若压缩图像后再传输消耗更多能量,则直接发送图像;否则,图像节点将图像压缩任务分发给邻域内的普通节点协作完成,均衡了网络能量消耗,极大地缓解了图像节点的能耗压力。实验结果表明,MHIT有效解决了无线多媒体传感器网络因图像压缩而引发的能量空洞问题,明显延长了网络生存期,特别适合于大规模无线多媒体传感器网络远距离图像传输。     

基于能量感知与能量均衡的ZigBee网络树路由算法研究

针对传统ZigBee网络树路由算法存在节点能量消耗大的问题,提出了一种改进的基于能量感知和能量均衡的ZigBee网络树路由算法。该算法将邻居节点考虑在内,在确定路由的下一跳节点时,在更大的搜索范围内寻找路由开销最小的网络路径来降低功耗,同时根据路径上节点的剩余能量选择累积路径损耗和路径能量消耗较低的路径进行数据发送,从而降低了网络的总体能耗。仿真结果表明,该算法能避开能量过低的节点进行数据传输,实现了节点的能量均衡,延长了节点的生存时间。     

井下无线传感器网络最小跳数路由改进算法研究

针对经典无线传感器网络最小跳数路由算法存在节点能耗高、网络生存周期较短的问题,提出了一种最小跳数路由改进算法。该改进算法在梯度场建立阶段设置节点延时计时器;在数据传输阶段综合考虑节点能耗的有效性和均衡性,依据能量代价函数,动态选择唯一中继节点,构建一条从信源节点到Sink节点能量代价最小的路径。仿真结果表明,该改进算法进一步降低了节点能耗,延长了网络寿命,能够满足井下无线传感器网络路由需要。     

一种改进的ZigBee路由优化算法

ZigBee网络在运行的过程中,各个节点工作任务不均匀,从而会使能耗不均匀,导致整个网络过早产生分割死亡,因此提出一种均衡负载的路由优化算法.该算法首先通过发送定向RREQ来减少网络风暴,然后基于单个节点剩余能量、整个网络平均能量、多条路由路径能量代价和多个邻居节点能量这几个因素,通过选择动态路径来构建网络的动态路由,从而避免单条链路的压力.NS2仿真实验表明,改进的路由算法在节点死亡数、能耗和生存时间上都得到优化.     

一种基于Q学习的无线传感网络路由方法

针对传统路由算法不能很好解决无线传感器网络的能量消耗和负载均衡的问题,提出一种将路径跳数和能量消耗因素考虑在内的基于Q学习的能量负载均衡算法。通过多跳和残余能量来估计网络状态,从而找到复杂度最低的最优路由策略,得到的数据传输路径满足能量消耗最小与负载均衡两个条件,在降低网络能量消耗的同时也延长了网络的生存周期。实验结果表明了算法在节点存活个数、节点剩余能量分布和节点发送成功率方面均取得较好的效果,同时验证了算法可以降低能量消耗,延长网络的整体寿命。     

基于博弈论能耗均衡的WSN非均匀分簇路由协议

在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点间能耗不均容易引发 “能量空洞”现象,影响整个网络的性能。针对这个问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的非均匀分簇路由(GBUC)算法。该算法在分簇阶段,采用非均匀分簇结构,簇的半径由簇头到汇聚节点的距离和剩余能量共同决定,通过调节簇头在簇内通信的能耗和转发数据的能耗来达到能耗的均衡;在簇间通信阶段,通过建立一个以节点剩余能量和链路可靠度为效益函数的博弈模型,利用其纳什均衡的解来寻找联合能耗均衡、链路可靠性的最优传输路径,从而提高网络性能。仿真结果表明:与能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法和非均匀分簇节能路由(UCEER)算法相比,GBUC算法在均衡节点能耗、延长网络生命周期等性能方面有显著的提高。     

半集中式能耗均衡多跳分簇协议

提出半集中式能耗均衡多跳分簇协议SCPEBMT,协议将基于节点剩余能量选举簇头的算法应用到网络中,同时在簇头之间采用最短多跳路由算法.基站广播簇头信息和最短多跳路由.在建立多跳路由路径以及建立簇的过程中,充分考虑源节点与目标节点的能耗均衡,并提出能量距离的概念.实验结果显示,和Leach协议,EBCA协议,LEACH EE协议相比,SCPEBMT提高了网络能耗均衡性能,延长了网络生命时间.     

WSN中基于能量代价的能量优化路由算法

针对无线传感器网络路由算法中的节点能耗问题,提出了一种基于能量代价的能量优化路由算法。算法综合考虑数据传输中节点能耗的有效性和均衡性,设计了一种新的能量代价函数,实现了二者的优化匹配。传感器节点按此函数计算前向部居节点的能量代价,选择能量代价最小的节点作为下一跳。算法基于部居节点信息进行路由选择,具有较低的计算时间复杂度。最后,对路由算法的性能进行了仿真分析,并与典型的路由算法进行了对比,结果表明,本路由算法能够有效延长网络生存时间,节约并均衡节点的能量消耗。     

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.