一种基于长链竞争机制的传感器网络能量空洞研究算法

在无线传感器网络中,越靠近Sink的节点由于承担更多子孙节点的数据转发,能量消耗越快,极易形成“能量空洞”,大大缩短了网络生命周期。针对能量空洞的问题,提出一种基于长链竞争机制的k-leader算法以延长网络生命周期。k-leader竞争算法将Sink一跳范围内节点的一部分数据量交给距离Sink一跳距离以外两跳范围以内的节点,通过长链直接发送给Sink节点,从而减轻Sink周围节点的负载。同时,k-leader的置换算法又保证了节点能够根据能量损耗的情况轮换担任leader节点和通过长链发送数据的节点,达到能量消耗均衡的目的。分析了leader节点的数量k的优化取值,并通过仿真验证了k-leader算法在网络生命周期、网络能耗均衡等指标上的性能。     

基于有线长链解决传感器网络的能量空洞

研究了"能量空洞"现象,基于环模型,通过在网络中添加少量有线长链来缓解能量空洞,延长网络的生命周期.在环C2(环C2是半径为r2和r1的圆形重叠区域)内添加一些与sink直接相连的有线长链,将环C2内的部分数据通过有线长链向sink直接传送,从而降低了靠近sink节点的能量消耗.理论分析和仿真实验表明,该方法能够极大地延长网络的生命周期.     

一种射频能量捕获无线传感器网络的分层分步数据收集策略

在射频能量捕获无线传感器网络中,采用多跳的方式将数据发送给网络中的Sink节点能够减少节点间的通信距离,从而减少能量的消耗,但增加了转发节点的收发数据量。为了减少网络中转发节点的负载,延长网络的生命周期,提出了一种分层分步的数据收集方法(Layer-Step Data Collection,LSDC)。通过对网络中节点能量进行捕获和在能量消耗过程进行建模,得到节点的剩余能量。通过运用多次“跳”命令的方式通知网络中的传感器节点分步地将采集到的数据传递给Sink节点。在传递节点的选择上,以能量状况最佳的节点作为传递节点,最终达到高效地将网络中的数据全部收集到Sink节点进行处理的目的。理论分析与仿真实验结果表明,与采用逐层收集数据的方法(Layer-By-Layer Data Collection,LDC)相比,所提方案更节能,能量消耗更均衡,能够延长网络的生命周期。     

结合负载分流的无线传感器网络簇间数据转发算法

针对无线传感器网络能量消耗不均, 出现能量空洞的问题, 提出了一种基于负载分流的簇间数据转发算法. 首先分析簇间数据转发可能导致Sink附近能量空洞的问题. 然后, 基于簇头当前的能量状态、数据量和距离信息等因素提出了负载分配权重. 根据该权重设计了对应的负载分流策略, 并用于簇间数据转发算法中. 仿真实验结果显示: 相比基本EEUC算法和经典LEACH算法, 本文提出的负载分流数据转发算法延长了网络存活时间, 提高了网络能量使用效率.     

基于虚拟网格的拥塞控制及能耗均衡路由协议

本文提出了一种基于虚拟网格划分的拥塞控制和能量平衡路由协议(congestion control and energy balance,CCEB),该协议利用多主节点、多路径地选取和更新方法,有效地均衡了网络能耗,延长了网络生命周期.在路径选择过程中,该协议综合考虑了下一跳节点的剩余能量、队列占有率以及前向度量指标,使靠近Sink节点的网格内拥有更多的转发主节点.在数据转发阶段,利用预测的方法对各节点进行拥塞检测和能量判断,避免使用发生拥塞或者剩余能量较少的节点转发数据.最后,通过NS2仿真平台实验,验证了CCEB协议在均衡能耗和缓解拥塞方面的有效性.     

保证覆盖的无线传感器网络梯度部署方法

在大规模随机部署的无线传感器网络中,数据通常逐跳汇聚到Sink节点,因而与Sink邻近的节点需要转发大量的数据,从而导致了Sink邻近区域内的节点因能量耗尽而引起网络失效。此时,外层区域的节点仍剩余大量的能量。本文首先提出了网络生存期最大化部署的问题,分析了无线传感器网络数据转发的特点,基于此特点给出了梯度的节点密 密度部署方法,以提高能量利用率,最小化剩余能量,最后通过理论和实验分析了梯度部署方法的性能。     

基于能量分配的无线传感器网络能量空洞避免算法

无线传感器网络中,越靠近Sink 的节点将承担更多的数据转发,导致能量消耗较高而最先死亡,从而形成能量空洞使网络提前死亡。对传感器网络能量空洞进行研究,建立节点均匀分布的网络模型,提出一种分层的动态路由协议;通过分析网络动态路由获取各层网络节点能量负载情况,进而提出一种基于能量分配的传感器网络能量空洞避免算法EABEHA。仿真实验表明,该算法能够合理分配传感器网络的能量,和Flooding、LEACH等算法相比,EABEHA算法能够显著延长网络寿命。     

异构传感器网络的查询能量空洞

基于多跳的无线传感器网络,越靠近sink的传感器节点因需要转发更多的数据,其能量消耗就越快,从而在sink周围形成了一种称为"能量洞"的现象."能量洞"问题会导致整个网络由于内部节点能量过早耗尽而结束寿命,同时,网络中离sink较远的节点仍有大量能量剩余.研究了"能量洞"现象,基于环模型,在网络中添加长链来延长网络的生命周期.与已有的研究不同,允许C1环到Ci环(i>1)的逆向数据传输,使得数据集中到Ci环内,然后通过在Ci环内添加少量有线长链来向sink传输数据.由于Ci环内的节点数量远远多于C1环内节点,这样,避免了C1内的节点能量过早耗尽,平衡了网络中的节点能量消耗.理论分析和仿真实验表明：该方法能够极大地延长网络生命周期.     

基于质心理论的多Sink节点重选址算法

针对无线传感器网络WSNs(Wireless Sensor Networks)中Sink节点静止不动附近邻居节点易出现"能量空洞"、缩短网络生命周期等问题,提出一种基于质心的多Sink节点重选址算法.将网络中某段时间内向Sink节点发送过数据包的全部一跳邻居节点视为质点系,所发送的数据量作为质点质量,使Sink节点向着传感器节点密度大的方向移动,实现多个Sink节点相互协作,逐步逼近到该质点系的质心位置.将质心重选址算法与多Sink节点位置固定的重选址算法和COST函数多Sink节点重选址算法进行仿真对比,结果表明质心重选址算法可以有效的均衡网络负载,降低网络能耗,延长网络生命周期,提高网络性能.     

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.