改进遗传算法的WSN节点最优路由选择策略

针对无线传感器节点数据传输过程中的能量消耗问题,为了提高节点数据传输实时性,提出一种改进遗传算法的无线传感器网络节点最优路由选择策略。根据无线传感器网络的拓扑结构将监测区域划分不同大小的簇,并根据节点剩余能量选择每一个簇的簇头节点,然后将簇头节点编码成遗传算法的个体,根据数据转发能量耗能和延迟时间构建个体的适应度函数,并通过模拟自然界生物进化过程中的选择、交叉、变异等操作,找到节点数据转发的最优路径,在Matlab 2012平台上对数据路由算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,相对其他路由选择策略,提出的路由选择策略不仅可以均衡各个传感器节点的剩余能量,而且大幅度减少了数据转发路由过程中的能量消耗和延迟时间。     

分簇拓扑结构的水情无线传感器网络

针对水情无线传感器的立体空间中的网络分布问题,建立了无线网络数学模型;基于数学模型中节点与节点间的能量扩散模式,利用该模型研究网络中节点数据传输的能量消耗形式,计算出基于本节点能量消耗模型的LEACH算法所要推举最佳簇头个数;通过分析LEACH算法,提出在水情监测环境立体空间中分布节点且节点所储存能量不同情况下LEACH改进算法,采用轮循机制分别在不同能量储备节点中推举簇头,稳定阶段各个簇头采用星型拓扑与汇聚节点进行数据通信,簇成员与簇头进行数据传输;最后,利用MATLAB对改进算法进行了仿真,结果说明改进后的算法使网络所消耗的能量均匀地分布到各个网络节点上,可以可靠地应用到实际水情监测环境中。     

一种新型能耗优化的无线传感器网络成簇算法

能量消耗一直是限制WSN广泛应用的热门问题之一,能源容量的大小对各个传感器节点产生重要的影响.针对WSN中能耗过快,以及网络区域内能量消耗不均衡而导致的网络生命周期缩短的问题,同时为了提高WSN的能量利用率,提出了一种新型能耗优化的无线传感器网络非均匀成簇算法(UCNE).该算法首先根据节点的历史能耗来竞选簇头节点,将整个网络划分为不均匀的簇群从而平衡簇内节点通信与簇间节点通信的能耗.其次设立新的能量阈值作为网络重新分簇的标准,减少了频繁分簇造成的不必要的控制消息能耗.最后为了降低簇头节点的负担,竞选副簇头节点作为中继转发节点转发主簇头加工的数据并根据权值选择向前向簇头节点传递数据.通过对比相关协议,UCNE协议在平衡网络能耗,延长网络寿命方面表现更优.     

传感器网络中一种基于节点平均能耗的分布式簇头选取算法

在分簇路由协议中,延长传感器网络的寿命在很大程度上依赖于簇头节点选择的合理性。通过对LEACH算法的改进,提出了一种基于传感器节点的每轮平均能量消耗的分布式簇头选取算法。算法在簇头选取时除了考虑节点轮流成为簇头的问题之外,同时还考虑了各节点平均每轮成簇及工作消耗的能量。仿真实验表明,新算法能比LEACH、DCHS等算法更有效地降低网络的能量消耗,均衡网络能耗水平,从而可进一步提高传感器网络的生命周期。     

无线传感器网络路由算法改进及仿真研究

由于无线传感器能量消耗影响网络的寿命,传感器节点的能量无法更新且种能量受限,传统路由算法忽略簇头剩余能量情况,使剩余能量低的节点成为簇头而过早死亡,导致整个网络能量不均衡,网络生存时间过短。为了有效延长网络生存时间,提出一种改进的LEACH路由算法。在簇头选择阶段,采用剩余能量的簇头节点优先选择机制,避免剩余能量低的节点成为簇头,然后在数据传输阶段,用单跳和多跳的混合传输模式,使整个网络能量尽量均衡。仿真结果表明,相对于传统LEACH路由算法,改进算法更加均衡了网络中各节点的能量消耗,有效地防止剩余能量低的节点成为簇头,可延长整个网络的生存寿命。     

无线传感网络路由算法设计与仿真

本文首先分析WSN中的LEACH协议,然后针对LEACH协议存在的不足,提出改进算法,在改进算法中将能量作为当选簇头节点的一个参数,每轮选举中选择能量相对较高的节点作为簇头节点,综合考虑了节点能量和阀值大小对簇头选举的影响,最后通过仿真,表明该算法更具健壮性,同时均衡系统能量消耗,延长网络生命周期。     

传感器网络分簇时间跨度优化聚类算法

针对无线传感器网络（WSN）簇头节点能效低、网络能量负载不均衡问题,提出一种传感器网络分簇时间跨度优化（CTSO）聚类算法。该算法首先在簇头选举方式上关注了簇内成员数量和簇头间距的约束问题,尽可能地避免各个簇之间发生覆盖重叠,优化簇内节点能量;接着对簇头的选举周期进行优化,以任务执行周期大小作为一个时间跨度并分为多个轮,通过最小化簇头选举的轮数来减少用于选择簇头而花费在广播消息上的能量,提升簇头节点的能量利用率。实验仿真结果表明,对比基于多Agent的同质态数据汇聚路由方案以及自适应数据汇聚路由策略,CTSO算法的平均能量效率分别提高了62.0%和138.4%,节点寿命则分别提高了17%和9%。CTSO算法在提升无线传感器网络簇头能效及均衡节点能量上具有较好的效果。     

基于剩余能量和位置的LEACH改进算法

在无线传感器网络中,不合理的分簇算法导致节点过早死亡、区域信息无法完全感知。针对该问题,提出一种基于剩余能量和位置的LEACH改进算法。改进算法将选簇过程分为临时簇头选择和正式簇头选择两步,以传感器节点的节点剩余能量值和几何平均位置作为选簇的重要因素,在此基础上选出区域内最佳簇头。通过OMNET++网络模拟器的仿真结果表明,改进算法的节点利用率和网络可靠性更高。     

WSN中基于学习自动机的簇头选举算法

为均衡无线传感器网络节点能耗和网络负载,提出了一种基于学习自动机的簇头选举算法.该算法考虑节点的能量消耗及其与邻居节点的状态信息,在选举簇头时,通过把节点的剩余能量与平均能量相比较以及把节点的相互距离与平均距离比较,来更新学习自动机选择动作概率,以提高有利节点选举为簇头的概率.仿真结果表明,该算法在簇头的分布上更加合理,同时也减少了网络的能量消耗,延长了网络生存期.     

一种基于LEACH协议的簇头选择改进算法

分簇结构是大规模无线传感网的一种有效的拓扑管理方法.在这种结构下,由于簇头节点的能量消耗速率远远高于簇成员节点,需要做簇头轮换以平衡网络能量消耗.分析LEACH(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)协议簇头选择算法的不足,结合节点自身的能量、节点到基站的距离及节点的分布情况,提出一种簇头选择的优化算法,并对该算法进行分析和仿真.实验结果表明,优化后的算法改进了簇头的分布方式,提高了负载均衡度,并延长了无线传感器网络的生存时间.     

HDEEC：面向异构网络的一种基于簇路由协议

有效地使用传感节点的能量进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇方案是面向同构网络.为此,面向异构网络,提出基于簇的分布式能量有效路由HDEEC(heterogeneous WSN distributed energy-efficient clustering)协议.HDEEC协议首先提出异构网络模型,考虑了普通节点、特优节点和超特优节点三级能量节点;然后,提出能量消耗模型;最后依据这两个模型,提出了簇头选择方案.HDEEC协议以平衡、有效方式动态改变节点被选为簇头的概率.仿真结果表明,提出的HDEEC协议能够有效延长网络寿命,比DEEC、DDEEC的网络寿命分别提高了72％、68％.     

一种异构传感器网络下的节能分簇路由算法

无线传感器网络存在着严重的能量约束,传统同构的传感网络路由协议和算法不适合异构网络,因此,设计异构传感网络下的节能路由算法具有现实意义。研究两种不同类型传感器节点构成的,具有不同的初始能量和不同感知数据能力的异构网络中基于簇头预测的节能分簇路由算法ECAH。根据簇内节点的剩余能量、能量消耗速率和跟上一轮簇头的距离预测出下一轮簇头,有效地减少了控制报文数量,降低了系统开销,节约了能量。仿真结果显示,在异构的网络中采用ECAH路由算法比LEACH算法网络生存时间大约提高了23%。     

Predictive routing for mobile sinks in wireless sensor networks: a milestone-based approach

Mobile sinks in wireless sensor networks have been the target of extensive research recently due to their efficient energy consumption and various possible applications. To support mobile sinks, an energy efficient routing protocol is essential. In this light, the present study proposes a milestone-based predictive routing protocol that improves energy efficiency. This study introduces the concept of a milestone node, which plays a role of spreading the estimated sink’s future location information to the nodes located in the vicinity of the recent trail of the sink, and by using this information, nodes can route data packets to the mobile sink efficiently. Along with the proposed predictive routing protocol, this study also suggests a periodic broadcast scheme to provide the sink’s location information to the entire network in order to increase the data packet delivery ratio. Simulation results show that the proposed routing protocol reduces energy consumption while maintaining high data packet delivery ratios compared to previous routing protocols such as ALURP and Elastic.     

无线传感器网络中基于骨架的路由协议*

传感器节点能量有限且通常不可补给,有效的路由协议有助于降低网络的能量消耗,延长网络寿命。提出了无线传感器网络中基于骨架的路由协议,在仅利用连接信息的基础上,首先提取出传感器网络的骨架,然后利用骨架对每个传感器节点命名,利用节点名称就可以实现源节点与目标节点间的路由。仿真实验表明了算法的有效性。     

AZM-LEACH:一种分区自治的多跳路由协议机制

能量高效的多跳路由算法对延长无线传感器网络生命周期具有重要意义。在深入研究LEACH协议的基础上,提出一种均衡节点能耗的分区自治多跳路由改进协议AZM-LEACH。其核心思想是避免离汇聚节点较远的节点与汇聚节点直接通信,从而延长网络生存时间。通过仿真的方法对AZM-LEACH算法进行性能分析与评价。结果表明,AZM-LEACH算法在延长网络生命周期和减少能量消耗方面比LEACH算法有了明显的改善。     

Rendezvous based routing protocol for wireless sensor networks with mobile sink

In wireless sensor networks, the sensor nodes find the route towards the sink to transmit data. Data transmission happens either directly to the sink node or through the intermediate nodes. As the sensor node has limited energy, it is very important to develop efficient routing technique to prolong network life time. In this paper we proposed rendezvous-based routing protocol, which creates a rendezvous region in the middle of the network and constructs a tree within that region. There are two different modes of data transmission in the proposed protocol. In Method 1, the tree is directed towards the sink and the source node transmits the data to the sink via this tree, whereas in Method 2, the sink transmits its location to the tree, and the source node gets the sink’s location from the tree and transmits the data directly to the sink. The proposed protocol is validated through experiment and compared with the existing protocols using some metrics such as packet delivery ratio, energy consumption, end-to-end latency, network life time.     

基于虚拟力的WSNs能量高效分簇路由协议

作为无线传感器网络(wirelesssensornetworks,WSNs)的关键技术之一,分簇路由协议因其可扩展性较强及能耗较低等优势,逐渐成为WSNs路由协议的研究热点.如何对簇首进行最佳化选取,是提高分簇路由协议性能的关键.通过揭示不同场景中的簇首数量及网络能耗之间的映射关系,以能耗最小化为目标,构建了簇首最佳规模及最佳位置的计算理论;面向不同规模的网络讨论了簇间多跳策略的使用条件,提出了虚拟簇首及其虚拟力的概念,构建了虚拟簇首与边界、节点及其他虚拟簇首之间的3种虚拟力模型,讨论了不同虚拟力的最佳距离阈值;为实现网络能耗的最小化及均衡化,设置了关于剩余能量及距离因子的适应度函数,形成了基于虚拟力的能量高效路由协议.实验结果表明:在多种规模的网络中,与基于适应度值的改进灰狼优化器、改进的低能耗自适应聚类层次结构协议以及改进的分布式能量高效分簇算法相比,该算法使簇首分布更均匀、节点能耗更低且更均衡.     

无线传感器网络路由协议的节能研究与设计

由无线传感器网络的硬件结构、应用领域以及与传统网络的差异等决定了能量是无线传感器网络节点最重要的资源.为了尽量延长无线传感器网络的使用寿命,节能问题成为无线传感器网络研究中的一个关键和核心问题.介绍了无线传感器网络的体系结构,提出了现有的在无线传感器网络的无线通信方式在节约能耗方面所存在的一些问题.并根据这些问题,结合基于层次的分簇路由,提出了在路由建立和数据传输过程中如何根据整个无线传感器网络中节点的能耗分布情况,设计能量更高效的路由协议.     

传感器网络LEACH协议在OPNET下的建模和仿真研究

能量有效性是无线传感器网络路由协议设计的重要目标。以典型的层次化路由协议LEACH为研究对象,利用OPNET对其进行建模,在OPNET虚拟无线环境下建立了LEACH协议的仿真平台,仿真了LEACH协议的实际运行情况,并以网络生命周期、节点能耗为指标得出LEACH协议能量有效性的结论。     

超宽带传感网的节能路由协议研究

未来的无线传感网将由大量密集部署的传感节点组成,这些节点采用电池供电从而能量有限而且补充能量很困难,因此需要研究能量高效的路由协议。利用超宽带(ultrawideband:UWB)精确的定位性能,可以获得传感网中各个节点的位置信息。论文提出了一种新的基于位置的节能超宽带无线传感网路由协议。该协议在从汇聚节点到事件区域的引入节点间不仅使用最小耗能路径而且也经常使用一些次优路径。仿真实验表明论文所提出的协议比GEAR具有更好的节能性。