EECS:一种无线传感器网络中节能的聚类方案

在无线传感器网络中,节点聚类是一种有效的拓扑控制手段,可以增加网络的可扩展性以及延长网络寿命。LEACH是一个经典的延长网络寿命的聚类协议。提出了一种新颖的聚类策略EECS,它适用于周期性的数据收集应用。在聚类首领选举阶段本策略选取小部分节点参加竞选,采用无迭代过程的局部通信方式,而且总是选取剩余能量较多的节点担任聚类首领。进一步,在聚类建立阶段它创新地使用了一种聚类首领负载均衡的方法。EECS协议具有控制消息开销小,聚类在空间上分布近似均匀,网络能量有效利用率高等特点。模拟结果表明,与LEACH协议在相同假设的基础上,EECS方案延长网络寿命35%以上。     

一种改进的无线传感器分簇路由算法研究

研究优化传感器工作寿命问题,网络簇间能耗不均衡和簇头选择不合理,导致能量过早消耗,网络寿命短的缺陷.传统分簇算法采用均交分簇和固定阈值簇头轮换选举方式不能解决上述问题.为了延长网络生命周期,提高能量利用效率,提出了一种改进的无线传感器路由分簇算法,采用非均匀分簇策略使簇簇间能量消耗平衡,并利用基于剩余能量的阈值簇头轮换选择机制.在NS2平台中对算法进行仿真,对节点存活率和网络总能耗两个方面进行比较与分析,仿真结果表明,改进的算法很好地使网络的能耗达到了均衡,节约了簇头节点的能量,从而延长网络的寿命.     

WS N中利用双重接收器结合自适应加权数据融合的簇首优化聚类算法

针对无线传感器网络(WSN)中很多传统聚类算法在选择簇首时较少考虑簇首间平均距离而导致能耗较大、网络寿命较短的问题,提出一种利用双重接收器结合自适应加权数据融合的WSN簇首优化聚类算法.使用双重接收器(静态接收器和移动接收器),通过移动接收器弥补静态接收器附近聚类快速消亡的问题;利用自适应加权数据融合技术对节点收集的数据进行有效信息提取;根据能量的计时器、冗余能量、节点ID和信任值来选择临时簇首,并结合竞争范围、节点度和簇首数量选择最终的簇首.仿真结果表明,相比较新的EEUC和MRRCE技术,该方法显著降低了连续监测无线传感器网络的能耗,从而提高了网络寿命.     

LEACH-EE——基于LEACH协议的高效聚类路由算法

为延缓传感器网络寿命,减少能量的消耗,提出一种基于LEACH协议的高效聚类路由算法(LEACH-EE)。它通过簇头来收集数据，然后簇头之间形成一个多跳的通向基站的最优路径，最后数据融合给一个簇头传给基站。这样解决了LEACH协议的簇头节点负载过重的问题，以及改善了网络能量的消耗和网络的生存时间。实验证明此方法行之有效。     

基于改进粒子群聚类的无线传感器网络能量均衡分簇策略*

针对无线传感器网络能量约束特点,为实现节点能耗均衡、最大化网络寿命,提出了一种基于改进粒子群聚类的无线传感器网络能量均衡分簇算法。首先根据距离汇聚节点远近将网络进行区域划分和等级标定,以不同概率确定不同等级区域的分簇数量和规模。在活动等级区域内引入相同数量的粒子,根据K-均值聚类法形成多个初始粒子群,修改带惯性权重的粒子群算法,修改粒子飞行规则,并行智能搜索聚类。多个粒子群体的总结学习等优点加快了聚类收敛速度,克服了对初始聚类中心点选择较敏感的问题,形成了传感器节点位置的最优分簇,避免了网络热点问题,促进     

具有中心移动特性的弹性网络聚类算法研究

运用神经网络算法求解聚类问题是近年来的研究热点。弹性网络算法（ENA）是一种强大的神经网络算法,但其主要用于旅行商问题,很少用于求解聚类问题。面向聚类问题的特点,调整并优化了弹性网络的结构,提出了具有中心移动特性的弹性网络聚类算法（CMENA）。该算法依据聚类的目标调整并优化了弹性网络的能量函数,通过新能量函数的最小化,控制聚类中心神经元的移动,得到聚类结果,具有聚类过程可跟踪,聚类结果稳定等优点。通过大量实验证明,该算法聚类结果统一,与其他常用聚类算法相比,聚类效果显著提高。     

WSN中能耗均衡的自组织多跳聚类协议研究

针对LEACH协议能耗不均和节点过早死亡的缺陷,提出了能耗均衡的自组织多跳聚类协议。该协议通过在竞争簇首过程中加入能量参量来均衡节点能耗,并完全采用节点自组织的方式构建簇首间的多跳网络,减小了协议开销、避免了外围节点的早死,比传统聚类协议更能适应大规模的传感器网络。仿真实验证明,与已有聚类协议相比,自组织多跳聚类协议能够均衡网络负载,延长网络寿命。     

随机虚拟骨干树结合改进BDCP的无线传感器网络多级路由算法

针对无线传感器网络(WSN)中传统路由算法簇首能量消耗不平衡而限制网络寿命的问题,提出了一种基于随机虚拟骨干树(RVBT)结合改进退避分布式聚类协议(IBDCP)的能量感知路由算法。首先,将所有传感器节点组成不同的簇;然后,利用IBDCP为每个节点初始化时间延迟,并开始竞争;最后,节点通过考虑自己的剩余能量和距离决定是否加入CH,汇聚节点构建CH的随机虚拟骨干树,以促进数据的路由。仿真结果表明,该算法能够实现恒定消息和线性时间复杂度,在网络寿命、能量消耗和其他参数方面均优于其他现有的算法,其中网络寿命比EMRA延长至少15%,比退避分布式聚类(BDCP)延长至少150%。     

基于能量的EBAPC分簇网络拓扑控制算法

低功耗自适应集簇分层型协议LEACH算法对簇头的选择具有随机性,并且没有综合考虑节点的剩余能量、分布位置。为此,提出一种基于能量的仿射传播聚类EBAPC分簇拓扑控制算法。对适应度因子重新进行定义,借鉴仿射传播AP聚类算法中聚类中心的选择策略,簇头选择综合考虑无线传感器网络节点的剩余能量和节点之间的距离因素。仿真实验结果表明,EBAPC算法较LEACH算法分簇更均匀,簇头选择更合理,网络中能量的消耗更均衡,从而延长网络寿命。     

无线传感器网络密度控制研究

无线传感器网络节点能量受限，部署环境恶劣、复杂。在监测区域内部署大量节点，通过节点之间的状态轮换与合作策略延长网络寿命是非常重要的方法。本文论述了设计密度控制算法状态转移条件需要解决的两个基本问题：区域覆盖问题和节点连通性优化问题，并分别以ILP的形式给出了一个集中式算法解决方案。通过节点的覆盖效用范围与连通性效用范围的几何分析，提出了传感器网络密度控制算法中解决两个基本问题的一致性策略。     

基于环的节点非均匀分布分簇算法

针对无线传感器网络（WSN）中基于环的节点非均匀分布网络模型下的能量空洞问题,提出了一种基于环的节点非均匀分布分簇算法（RCANND）。该算法在节点非均匀分布的网络模型下,通过每环的能耗最小化,计算每一环的最优簇首数;通过节点剩余能量、距基站距离以及与邻居节点的平均距离计算簇首选择度。在簇内以簇首选择度序列表进行簇首轮转,降低分簇次数,提高网络能量的利用效率。对提出的算法进行仿真对比实验,仿真结果表明,相同半径、不同分布模型下节点的平均能耗波动很小;相同分布模型、不同半径下节点的平均能耗波动也不明显。以网络中50%节点存活作为网络生命周期,在节点非均匀分布情况下,所提算法的网络生命周期比混合能量高效分布式不等分簇算法（UHEED）和轮转的混合能量高效分布式不等分簇算法（RUHEED）分别提高约18.1%和11.5%;在节点均匀分布模型下,所提算法的网络生命周期比基于分环的能量高效无线传感器网络分簇路由（RECR）协议提高约6.4%。所提算法有效均衡了不同分布模型下的能耗,有效延长了网络生命周期。     

基于能量最小路径的WSN分簇算法

为延长无线传感器网络(WSN)的生存时间,提出一种基于能量最小路径的WSN分簇算法。参照节点的剩余能量与全网动态平均能量的比例关系,决定节点是否成为簇头,并结合簇头间的能量最小路径,实现全网的能耗均衡。仿真结果显示,该算法在网络生存时间、数据吞吐量和网络能耗等指标上性能较优。     

基于能耗量化传导的WSN路由探测算法

为了降低无线传感器网络(WSN)路由节点的能量损耗,提高网络的寿命周期,需要进行路由节点的优化分布设计。传统方法采用CSMA/CA有限竞争的信道分配模型进行WSN的路由探测算法设计,实现能量均衡,在节点规模较大和干扰较强时,节能的能耗开销较大。提出一种基于能耗量化传导的WSN路由探测算法,首先建立WSN的分簇能耗调度模型,以能量控制开销、丢包率、传输时延等为约束参量指标进行路由探测的控制目标函数的构建,然后采用路由冲突协调机制进行能耗量化分配,结合WSN传输信道的能量传导均衡模型实现WSN路由的优化探测和WSN节点的优化部署。仿真结果表明,采用该方法进行WSN路由探测设计时网络的能效较高,传输时延和误码率等参量指标的表现优于传统方法。     

基于负载均衡的WSN非均匀分簇算法

针对分簇的无线传感器网络(WSN)中负载不均衡问题,提出一种实现节点负载均衡的WSN非均匀分簇算法。引入非均匀簇机制计算出最优的网络分簇数量,通过调整节点的簇首归属来控制网络的分簇的大小,形成合理的网络拓扑结构。仿真实验结果证明,该算法能有效均衡网络的节点负载,降低节点能耗,延长网络的生存时间。     

基于位置信息的双簇头路由算法

针对无线传感器网络(WSN)的高能效路由选择问题,在混合式能量均衡分簇(HEED)算法基础上提出一种基于位置信息的低能耗双簇头多跳路由算法(HEED-EELD)。假设网络中所有节点都具有位置感知能力,网络根据最佳单跳距离划分层级,节点根据自身位置确定所在层级。簇内选举产生双簇头,分担单一簇头的工作,均衡簇头能耗。在簇间多跳路由中,簇头根据位置、距离和剩余能量的代价函数选择最优路由。Matlab仿真结果表明,与低功耗自适应分簇(LEACH)算法、HEED算法相比,提出的HEED-EELD在网络寿命、能量效率、能耗均衡等性能方面具有明显的性能增益。     

Energy Efficient QoS Aware Cluster Based Multihop Routing Protocol for WSN

Wireless sensor networks (WSN) have become a hot research area owing to the unique characteristics and applicability in diverse application areas. Clustering and routing techniques can be considered as an NP hard optimization problem, which can be addressed by metaheuristic optimization algorithms. With this motivation, this study presents a chaotic sandpiper optimization algorithm based clustering with groundwater flow optimization based routing technique (CSPOC-GFLR). The goal of the CSOC-GFLR technique is to cluster the sensor nodes in WSN and elect an optimal set of routes with an intention of achieving energy efficiency and maximizing network lifetime. The CSPOC algorithm is derived by incorporating the concepts of chaos theory to boost the global optimization capability of the SPOC algorithm. The CSPOC technique elects an optimum set of cluster heads (CH) whereas the other sensors are allocated to the nearer CH. Extensive experimentation portrayed the promising performance of the CSPOC-GFLR technique by achieving reduced energy utilization, improved lifetime, and prolonged stability over the existing techniques.     

无线传感器网络中基于节点密度的簇算法

能量有效的路由协议对于无线传感器网络至关重要,它能够延长整个网络的生存时间.首先简要介绍了无线传感器网络中的路由算法,分析了Leach算法的优缺点.在Leach的基础上,结合节点密度,提出了一种基于节点密度的簇算法.算法在选举簇头的过程中,能够根据节点密度均衡划分各个簇的规模,从而平衡各簇的网络负载,降低网络中能量分布的不均.仿真表明,与Leach相比,该算法延长了网络生存时间,降低了能耗.     

一种事件驱动型无线传感器网络的分层路由算法

为了降低无线传感器网络在突发事件监测系统中的能量消耗,延长网络生存周期,结合突发事件监测系统的特点,在TEEN协议的基础上进行改进,设计实现了一种基于事件驱动的分层路由算法—TEEN-PE算法。该算法采用先分区再建簇的方式解决了TEEN协议中最优簇首个数难以确定、簇首分布不均匀等问题。同时,在簇形成阶段和簇间通信阶段,综合考虑节点剩余能量以及节点到基站的距离因素,以提高网络在时间上和空间上的通信平衡。该算法能有效降低节点能耗、延长网络生存周期。最后通过NS-2进行仿真,仿真结果显示,TEEN—PE算法在节点存活率以及能耗上要明显优于TEEN协议。     

基于环分块的能耗均衡分簇路由算法

针对无线传感器网络（WSN）中节点能耗不均衡和能量效率低而影响网络生命周期的问题，提出了基于环分块的能耗均衡分簇路由算法（EBCR-RP）。首先，计算网络能耗最低的单跳距离，并将其作为环间距；然后，优化每环的簇数目，并对每环进行均匀分块，且在每块中选取能量最高的节点担任簇头，以均衡网络能耗；最后，设计传输代价函数，搜索簇头和汇聚节点之间数据的最佳传输路径，以提高网络能量效率。仿真结果表明，EBCR-RP与模糊理论簇形成协议（FLCFP）和改进的非均匀分簇路由（IUCR）算法相比，网络的生命周期分别延长了51.4%和8.6%。EBCR-RP能够有效地延长网络生命周期，均衡网络能耗，提高能量效率。     

无线传感器网络中基于对策论的功率控制

运用对策论中的Stackelberg策略,提出了基于TDMA-CDMA的分簇结构无线传感器网络(WSN)的反向链路功率控制的新算法。根据TDMA机制和CDMA机制相结合的分簇结构无线传感器网络的基本特点,以网络中的簇为单位,建立了一个该簇簇头采用Stackelberg策略控制节点发射功率以达到最大化能量有效性并兼顾网络寿命的数学模型。仿真结果表明Stackelberg策略能起到控制功率及激励网络优化的作用。