基于网络编码的分簇无线Mesh网络路由协议

传统的网络编码算法会增加网络的复杂性.为此,引入分簇的思想,提出一种基于网络编码的分簇无线Mesh网络路由协议以及一个用于平面型无线混合Mesh网络的分簇算法,根据相关性计算网络节点的度值,实现无线Mesh网络层次结构的划分.仿真结果表明,该协议能在一定程度上减小网络编码的复杂性.     

基于Merkle散列树的无线传感器网络实体认证协议

针对无线传感器网络节点能量、计算和存储有限的特点,以及公开密钥算法和数字签名实施认证耗能多的不足,提出一种适用于无线传感器网络的基于分簇的Merkle散列树实体认证协议(CMAS).该协议利用Merkle散列树的思想,可获得有效的安全认证策略;结合网络分簇技术,使得协议更实用;并且只使用对称密钥算法,避免了采用公开密钥算法实施数字签名计算量大的问题,有效地降低了认证的时延、增大网络生存期和提高了安全性.仿真实验证明该协议的有效性.     

WSN自适应负载均衡集簇分层路由协议

结合考虑传统无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)路由协议特点以及实际应用中节点的不对等性,提出了一种自适应负载均衡集簇分层路由协议——ALBCH.该协议在簇头选举时引入剩余能量等相关因子,将贪婪算法成链机制分别引入分层路由协议的簇内通信和簇头间通信,对贪婪算法成链机制进行了一些改进.仿真结果表明,ALBCH能更有效地均衡网络负载,具有更好的健壮性和更高的实时性能,同时解决了传统协议在处理异构网络时的局限性.     

基于自组织神经网络的分簇成链协议

针对无线传感器网络的能量损耗问题,提出一种基于自组织神经网络的分簇成链路由协议RBCSC.该协议借鉴经典低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议的算法,采用自组织神经网络进行分簇,并运用贪婪算法成链.仿真实验结果表明,与LEACH协议相比,RBCSC协议可减少网络节点能耗,延长网络生存周期.     

一种基于树均匀分簇的WSNs节能路由协议

针对无线传感器网络(WSNs)典型分簇LEACH算法簇首分布不均和簇首与基站一跳通信能耗大的问题,提出一种基于树均匀分簇的节能路由协议(EUCR).基于节点接收信号强度与自身剩余能量的乘积及网络连通度选取簇首,计算簇首间的合理距离,使网络均匀分簇;基于跳数与簇首当前剩余能量构造簇间优化路由树.在OMNeT++中对EUC...     

基于能量优先分簇算法的WSN分层路由协议

考虑到无线传感器网络中节点能量受限问题,提出了一种新的负载均衡的基于能量优先分簇算法的WSN分层路由协议(LRP-EPCA).综合考虑能量因素,对LEACH协议的簇首选取机制进行改进,采用了非均匀分簇的思想来平衡簇首的能量消耗;分别以簇首和基站作为树根,生成簇内和簇间的路由树,在簇内,用分层次多跳和单跳相结合的方式将数据传输到簇首.簇首再通过多跳把数据发送到基站.仿真实验表明,LRP-EPCA协议与ECMR和PEGASIS相比,网络寿命(半数节点死亡)分别提高了200%和120%.     

WSN中基于改进樽海鞘群算法的分簇路由协议

针对无线传感器网络能耗不均衡、网络生存期短的问题,提出了一种基于改进樽海鞘群算法的分簇路由协议。所提协议分别从分簇阶段和稳定传输阶段进行优化。分簇阶段,首先对樽海鞘群算法进行改进,克服了基本樽海鞘群算法局部勘探和全局开发能力不平衡的问题;其次考虑节点剩余能量和地理位置设计高效的适应度函数,以选出最优簇首,平衡簇间负载。稳定传输阶段,设计了基于最小生成树的簇间路由算法,为簇首构建最优传输路径,在缓解簇首负载的同时提高网络能量利用率。簇内通信阶段,引入轮询控制机制帮助节点构建传输调度,提高时隙利用率。仿真结果表明,与FIGWO和GAFCMCR算法相比,所提协议能够有效平衡网络负载,提高网络能量利用率,延长网络生存期。     

基于能量效率的无线传感网络分簇算法

由于无线传感网络中传感器节点能量受限,提出基于能量效率的无线传感网络快速分簇算法(EECA),在系统初始化阶段把部署区域快速分成多个簇,随后以权衡节点自身能量消耗比和度作为选择簇头节点的依据,这时候的重新选举簇头节点变成了一种局部触发的行为,由于重新选举簇头节点只在簇内进行,这大大减少了重新选举簇头节点的复杂性和计算负载.理论分析表明EECA簇形成算法的消息和时间复杂度均为O(1),说明算法的开销较小,与网络的规模n无关.仿真实验结果表明EECA具有良好的负载平衡性能和较小的协议开销,与LEACH协议相比,能够减少能量消耗,延长网络生存期.     

基于压缩感知的传感器网络中概率负载均衡的数据路由协议

基于混合压缩感知(CS)理论,提出一种负载有效的路由协议.考虑分簇网络结构,簇内节点传输原始数据到簇头,簇头对数据进行压缩再通过最小生成树发送到sink.为防止簇头节点负载不均衡造成网络不能正常通信,提出负载度的概念并设计基于CS的负载均衡策略;然后,研究概率负载均衡策略以均衡所有节点的负载流量;最后,提出分布式补偿算法构建分簇网络并实现数据汇聚功能.仿真结果表明,所提出方法在提高网络生存时间及能耗均衡方面均优于传统方法.     

基于社团特性的LEACH协议的改进

针对无线传感器网络分层路由协议LEACH存在的簇首节点分布不合理和网络能量负载不平衡的问题,提出了一种基于社团特性的无线传感器网络路由分簇算法(LEACH-CS)。该算法在基于社团模型构造出无线传感器网络拓扑结构的基础上,通过多跳路由选择策略,完成簇首节点与基站之间的信息数据传递。仿真实验表明,该算法和经典的分簇路由算法LEACH相比,可以达到使目标区域内传感器节点的分布相对均匀,平衡网络能耗的负载度和有效提高网络生命周期的目的。     

Energy-efficient distributed clustering in wireless sensor networks

The deployment of wireless sensor networks in many application areas requires self-organization of the network nodes into clusters. Clustering is a network management technique, since it creates a hierarchical structure over a flat network. Quite a lot of node clustering techniques have appeared in the literature, and roughly fall into two families: those based on the construction of a dominating set and those which are based solely on energy considerations. The former family suffers from the fact that only a small subset of the network nodes are responsible for relaying the messages, and thus cause rapid consumption of the energy of these nodes. The latter family uses the residual energy of each node in order to decide about whether it will elect itself as a leader of a cluster or not. This family’s methods ignore topological features of the nodes and are used in combination with the methods of the former family. We propose an energy-efficient distributed clustering protocol for wireless sensor networks, based on a metric for characterizing the significance of a node, w.r.t. its contribution in relaying messages. The protocol achieves small communication complexity and linear computation complexity. Experimental results attest that the protocol improves network longevity.     

基于LEACH的无线传感器网络混合优化协议算法

在无线传感器网络(WSN)协议研究中,降低节点的能量损耗、延长节点的使用寿命是研究的关键问题。针对无线传感器网络中传统LEACH协议在分簇机制及数据通信方面的不足,提出了一种混合优化的改进协议--HOBDE-LEACH。新的协议采用先分簇再选举簇头的策略,提出覆盖半径种子扫描成簇算法(CR-SSCA)进行快速分簇,保证对区域的全覆盖;网络运行期间结合能量和距离考虑负载均衡,分阶段采用不同的簇头选举和通信机制。仿真实验结果表明,与LEACH协议相比,HOBDE-LEACH的第一个节点死亡的轮循次数延长了66%,50%节点死亡时的网络轮循次数延长了20%;与LEACH-EI协议相比,所提协议的第一节点死亡的轮循次数延长了50%,50%节点死亡的网络轮循次数延长了19%。改进后的协议能有效地均衡网络负载和簇头节点能量消耗,更合理地分布簇头节点,延长网络生命周期。     

基于连通覆盖度的WSN分簇协议

针对层次型分簇网络的结构特性,提出基于连通覆盖度的WSN分簇协议。利用最大熵原理对整个网络进行预分簇得到临时簇头,在保证网络覆盖度的前提下获取各分簇内活跃节点的连通支配集,通过优化更新临时簇头选出真实簇头和替补簇头,实现簇内与簇间节点的通信。仿真结果表明,相比HEED, SPAN协议,该协议能均衡分簇能量,优化连通覆盖性能,具有较强的鲁棒性。     

ECDC: An energy and coverage-aware distributed clustering protocol for wireless sensor networks

Clustering for wireless sensor networks (WSNs) is an effective scheme in utilizing sensor nodes energy and extending the network lifetime, while coverage preservation is one of the most essential issues to guarantee the quality of service (QoS). However, the coverage problem has not been well understood so far. For mission-critical applications of networks, it is crucial to consider coverage requirements when we select cluster heads and routing nodes for the clustering topology. In this paper, we propose the ECDC (Energy and Coverage-aware Distributed Clustering Protocol), an integrated protocol involving both energy and coverage, which is different from previous clustering protocols. For different practical applications, we design corresponding coverage importance metrics and introduce them into the clustering algorithm. Theoretical analysis and simulation results show that our protocol is effective in improving network coverage performance, reducing nodes energy dissipation and extending the network lifetime.     

基于功率控制的成簇优化算法

在无线传感器网络中,高效、节能的自组织成簇算法,有助于拓扑结构控制与优化,有助于提高传感器网络的服务质量,延长整个网络的生命周期.针对成簇算法中没有考虑工作节点的功率控制问题,本文从理论上对节点覆盖、连通与有效通信半径之间的关系进行分析,提出一种节点有效通信半径的计算方法,应用于传统的成簇算法进行优化,并通过仿真计算对优化算法进行了性能分析.仿真结果表明,优化算法的网络覆盖度、网络生存期及节点失效等方面都有明显提高.     

负载均衡的水声传感器网络多跳非均匀分簇路由协议

针对现有水声传感器网络分簇路由协议在簇头选举阶段和数据传输阶段中的不足,设计一种负载均衡的多跳非均匀分簇路由协议(load-balanced multi-hop unequal clustering routing protocol,LBMUC)。该协议基于节点的剩余能量及相对距离,计算节点竞争半径和节点综合属性值,改进优化簇头选举,使得簇头节点分布更加合理,并得以随着剩余能量的变化自适应的调整簇的规模,有效均衡节点的能量消耗;在建立簇间多跳路由阶段,综合考虑节点剩余能量、位置及相邻簇的规模对路由选择的影响,引入中继节点代价函数选择最优中继节点,均衡节点能耗,延长网络生命周期,降低网络丢包率,提高网络性能。仿真实验结果表明,LBMUC协议均衡了节点能耗,有效延长了网络生命周期,降低了数据丢包率。     

一种具有提高覆盖性能的传感器网络节能分簇算法

通过分析不同类型节点的失效对于网络覆盖效率的影响,提出一种具有能量和覆盖意识的无线传感器网络分簇算法.该算法不依赖节点的物理位置信息,优先选取部署密度较高区域的节点担任簇首,当簇首的剩余能量低于设定阈值时实施簇首迁移,以均衡网络能耗,降低节点的死亡率.进一步分析了算法复杂度和节点最优广播半径的选取.仿真结果表明,所提出的算法可有效改善网络运行中的覆盖性能,延长网络寿命.     

基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议

在基于查询的无线传感器网络中,组播技术的应用可大幅减少传感器节点的能量消耗,延长节点寿命.针对大型无线传感器网络组播协议性能不高,且易遭受攻击等问题,提出了基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议.该协议主要运用Steiner树与分簇网络的思想,将Steiner树的高效性与簇的高扩展性相结合,提高了无线传...     

无线传感器网络层次型拓扑结构控制

无线传感器网络拓扑控制是在满足网络覆盖和连通度的前提下,通过骨干网节点选择,剔除节点之间不必要的无线通信链路,生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。层次型的拓扑结构控制利用分簇机制,让一些节点作为簇头节点,由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网,其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块,进入休眠状态以节省能量。研究了改进的GAF虚拟地理网格分簇算法和TopD isc成簇算法。     

基于虚拟力的能耗均衡层次路由协议

大规模无线传感器网络路由转发中主要存在节点负载不均衡,容易导致"热区"中节点过早死亡,从而大大降低传感器网络生存时间的问题.针对这一问题,本文提出一种新的路由协议ECFP,首先利用节点与Sink节点的最短跳数建立簇首竞争半径,根据簇首竞争半径选择剩余能量较高、链路质量较好的节点出任簇首,然后基于虚拟力模型进行非均匀分簇,最后簇首之间多跳将信息传输至Sink节点.实验结果表明本文提出的协议在能耗均衡性和网络生存时间方面都具有较好的性能.