基于量子PSO传感网络分簇算法仿真研究

研究无线传感器分簇节点优化问题,针对无线传感器网络分簇算法由于簇头的不均匀分布带来的能耗利用不均衡以及簇头的瓶颈,导致能量过早消耗,网络寿命周期缩短.为了延长无线传感网络生命周期,提高能量利用效率,提出了一种粒子群(PSO)算法优化的无线传感器网络分簇算法.采用量子粒子群算法分簇策略使簇间能量优化平衡,使整个网络分成若干个虚拟网格,每个虚拟网格形成一个簇,采用唯一簇头选举法产生簇头,且簇内成员可以根据局部的信息调整簇的大小.仿真结果表明,提出的分簇算法很好的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,为优化网络通信提供了依据.     

基于网格的动态能量阈值的簇头选择算法

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.而动态簇被认为提高能量利用率的有效技术之一.然而,簇头分布不均匀加速了网络能量的消耗,降低了网络寿命.为此,提出基于网格的动态能量阈值的簇头选择算法GDET-CH(Grid Dynamic Energy Threshold-based Cluster Header),平衡簇头分布.GDET-CH算法先将网络区域划分多个网格,并每个网格产生一个簇头.然后,利用节点离网格中心距离和节点剩余能量选择簇头.最后,引用动态能量阈值机制,只有当节点剩余能量大于能量阈值才可能成为簇头,进而平衡网络能耗.实验数据表明,与DDEEC和EDDDEC算法相比,GDET-CH算法的网络寿命分别提高了近24.5%和36%.     

具有移动sink 的无线传感器网络能量均衡分簇路由协议

提出了一种具有移动sink的无线传感器网络能量均衡分簇路由协议.将整个网络划分为若干个网格,每个网格采用簇头评判模型选出簇头,簇头负责收集簇内兴趣事件,进行数据融合后转发给移动sink.当sink在同一个网格内移动时,只需要将新位置通知当前网格的簇头;当sink移动到新的网格时,先将位置报告给新网格的簇头,然后由该簇头将位置信息分发给其他簇头.该协议能够有效地均衡节点的能量消耗,延长网络的生存时间.     

基于CS优化的双簇头分簇路由算法研究

为了减少无线传感器网络(WSNs)分簇路由中簇头的能量消耗,提出了一种基于布谷鸟搜索(CS)优化的双簇头分簇路由算法.CS通过采用节点的剩余能量和节点之间的位置关系来构造适应值函数并选举出最优双簇头.其中,主簇头将数据进行融合,副簇头将融合的数据发送给基站,缓解了以往单簇头同时负责数据融合和传输的双重压力,使得整体能耗在各个节点的分配更均衡.仿真实验表明:与LEACH算法、粒子群优化(PSO)算法相比,CS算法在减小网络能耗以及延长网络生存周期上更具优势.     

传感器网络中基于多级选举的非均匀簇头选择算法

为了节省和平衡网络中簇头的能耗,提出了一种基于多级选举的非均匀簇头选择算法MSEBNECHSA。该算法首先通过空间虚拟网格、簇头和Sink构成的三级选举机制构造网络候选簇头的能量分布图,然后采用基于候选簇头能量和距离的模拟退火算法,使网络中簇头的竞争范围随着到Sink的距离远近而相应从小到大非均匀分布。仿真实验表明,该算法能够以较低的能量成本将网络中的节点有效分簇,并且平衡网络中的能量消耗。     

非均匀分布的无线传感器网络分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)现有分簇路由协议中选举的簇头节点在监测区域内分布不均的问题,提出一种基于局部区域传感器网络节点分布数量控制簇头节点选举概率的算法HNDCRA。该算法通过对传感器网络检测区域的网格划分,计算出网格局部区域的传感器节点分布,并以此为依据确定传感器节点当选簇头的概率,来保证选举后每个网格都有簇头节点,且节点数量多的区域节点当选簇头概率较大,使得簇头随节点分布密度“均匀”,达到能耗均衡的目的。性能分析和仿真实验表明,与经典的LEACH协议相比,HNDCRA能够更好地将簇头“均匀”分布到网络区域,均衡全网能耗分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。     

基于正六边形区域划分的无线传感器网络动态目标跟踪

针对无线传感器网络(WSNs)目标跟踪应用中的跟踪精度与能耗问题,提出一种能量均衡消耗的目标跟踪协同算法.该算法以正六边形网格作为分簇模型,能动态地唤醒无线传感器网络中合适的簇对目标状态进行估计.同时引入了虚拟簇头的概念用于优化簇头选举策略.仿真分析表明:所提出的算法与簇内集中式算法相比不仅具有相当的估计性能,并能有效降低对簇头节点的性能要求.除此之外,通过自适应动态簇头选举策略,有效地均衡了各簇中节点能量消耗,提高了系统的健壮性.     

基于双簇头网格调度的WSNs能量空洞缓解

设计了基于双簇头网格调度反馈结构的无线传感器网络（WSNs）非均布节点能量空洞缓解机制,并设计了主副簇头网格聚类算法,形成网格单元;依据节点身份（ID）与网格ID,定义鉴定规则,确定网格中的WSNs节点;构造了网格单元中心点的计算数学模型,依据该中心点坐标确定每个网格单元的簇头,调度网格内的节点;构建了主-副-相邻簇头的数据调度传输结构,有效分散了节点所承担的负载,并对本机制性能进行理论分析.仿真结果表明：与其他机制相比,在非均布节点环境下,该算法更能有效避免网络能量空洞,其节点持续时间最长,显著消除了“漏斗效应”.     

异构传感器网络中一种能量有效的簇头选择算法

针对无线传感器网络的异构性,提出了一种能量有效的双簇头产生算法DCHsS(Double Cluster Heads Selection Al-gorithm)以减轻簇头负担以及均衡网络能耗.与已有簇头选择算法相比,DCHsS基于双簇头思想进行改进,在每个簇中选出两个节点(分别定义为"中转"簇头和"通信"簇头),分别承担簇头节点的任务-簇内数据处理和簇外数据通信.此外,DCHsS采用了一种全新的簇头竞争参数,使得拥有较高剩余能量、较低通信能耗和较强数据处理能力的节点优先成为簇头,以更好地解决节点能量异构网络的负载均衡问题.实验结果表明,在异构网络中,DCHsS算法在能量消耗上优于单簇头方案,能更有效的利用节点能量和减少簇头能耗.     

组移动模型中一种基于种群特性的传感器网络分簇方法

为了增强传感器网络在组移动模型下的簇结构稳定性,提出了一种基于生物种群特性的分簇算法--FBCA算法.算法利用移动代理向信息素高的节点迁移实现簇头的轮换,并将节点与簇头之间的链路稳定性作为节点选择所加入簇的衡量指标,有效地利用了组移动模型下节点的移动特征来优化簇结构的稳定性.仿真表明,在组移动模型中,采用FBCA算法的传感器网络有着较好的簇结构稳定性和能量效率及较均匀的簇头分布性.     

WSN中LEACH路由协议的改进及仿真

针对低功耗自适应聚类（LEACH）路由协议中簇头节点在空间上分布不均以及在远距离数据传输过程中能量消耗过多等不足,提出一种改进的LEACH路由协议LEACH-ZMH,其中采用基于区域的簇头选择和簇间多跳数据传输的方法。给出LEACH-ZMH的正确性证明和复杂性分析。NS2仿真表明,改进的协议有效延长了网络的存活时间,性能优于LEACH协议。     

一种能量有效的WSN路由协议

无线传感器网络中节能是首要考虑的问题。有效地延长无线传感器网络的生存时间,达到传感器节点的负载均衡是无线传感器路由网络路由协议的设计目标。由于LEACH协议存在在簇头节点的选举中未考虑节点的能量因素、簇头节点在空间上分布不均及所有簇头节点直接与Sink进行远距离数据传输过程中能量消耗过多等不足,本文提出了一种改进型的节能路由协议LEACH-ZED。LEACH-ZED采用区域划分的方式,综合考虑节点能量与到Sink节点的距离,进行簇间的多跳传输,大大改善了LEACH协议的一些缺陷。仿真表明,改进后的协议有效延长了网络的生存时间,降低了整个网络的能耗,从总体性能上看优于LEACH协议。     

WSN中LEACH协议的研究及改进

针对低功耗自适应分簇(LEACH)路由协议中簇头节点选择的不合理以及在远距离数据传输过程中能量消耗过多的不足,提出了一种新的改进算法--LEACH-EDH。在分簇阶段,它充分考虑了节点的能量和地理位置;在传输阶段,采用了基于概率的混合路由算法。仿真结果表明,该算法有效地平衡了网络的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间。     

基于改进蚁群算法的LEACH协议研究

针对LEACH协议在数据传输阶段,簇首与汇聚节点之间采用单跳模式传输数据使得能量消耗快并且不均衡的问题,提出一种基于改进蚁群算法的新型路由协议。该协议利用了能耗因子对蚁群转移概率以及信息素更新进行改进,充分考虑了节点的剩余能量和节点间距离,通过信息素的建立和更新,寻找簇首节点和基站之间的最优传输路径,进行多跳传输模式,从而均衡簇首节点能量消耗。仿真实验结果表明,改进后的ACO-BEC协议较之于LEACH协议,能够有效降低了整个网络能量消耗,延长了网络寿命。     

基于改进CPSO算法的无线传感器网络路由协议

为了降低节点能量消耗,延长网络生存周期,提出一种基于混沌粒子群算法（Chaotic Particle Swarm Optimization,CPSO）的无线传感器网路由协议。该协议改进了LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议的簇头选择机制,考虑节点剩余能量、簇头到基站（Based Station）的距离等因素,通过混沌粒子群算法对簇头选举进行优化。簇头选举后,通过多跳算法对簇头到基站的通信方式进行优化。仿真结果表明,与传统的LEACH协议比较,新协议能减少能量消耗,延长网络寿命。     

基于蚁群算法的WSN能量预测路由协议

LEACH协议中的簇头和基站采用一跳通信,导致能量消耗过快。为此,提出一种基于蚁群算法的无线传感器网络(WSN)能量预测路由协议。引入蚁群算法思想,簇头节点通过多跳方式与基站节点进行通信。在计算蚂蚁选择下一跳的概率时,考虑节点可能的能量消耗,避免路径选择过于集中。仿真结果表明,该协议能降低簇头能量消耗,延长网络寿命。     

LEACH-CS:一种自定义的WSN跨区多跳路由机制

针对无线传感器网络中节点能量受限的特征,深入分析了经典的LEACH路由协议;针对其在能耗和适用规模方面存在的不足,提出了一种新型自定义的跨区多跳路由算法((LEACH-CS)。新算法引入了“区域”的概念,即某区域选举簇头失败时产生补充簇头,建立簇间路由时以跨区距离的约束来自定义合适的多跳路由方案。实验表明,与现有LEACH协议相比,新的协议明显提高了网络的生存时间,平衡了网络的节点能耗,均匀了死亡节点的分布,也扩大了协议适用的网络规模。     

基于LEACH的无线传感器网络分簇路由算法

路由协议是无线传感器网络的重要组成部分之一,而路由算法在路由协议中起着至关重要的作用。文章在LEACH算法基础上,提出一种改进的路由算法,改进后的算法采用相对固定的成簇方式,每隔一轮重新构建簇。利用图论中的prim算法,选择每轮中Ped最大的簇头作为根节点,在簇头节点之间构造树形路由,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到根节点,然后通过根节点将整个网络收集到的数据发送到基站。仿真结果表明,与LEACH算法相比,改进算法降低了能耗,有效延长了网络生存周期。     

一种基于簇首生成树的传感器网络分簇路由协议

针对无线传感器网络中分簇路由协议LEACH存在的不足,提出了一个以簇首最小生成树为簇间路由树的改进协议LEACH_CHMST。该协议摒弃了标准LEACH中簇首与sink采用简单单跳直接通信的策略,由处理能力相对较强的sink节点发现并生成覆盖全体簇首节点的最优路由树,并实现簇首到sink的多跳通信以节省节点通信能耗。实验仿真表明,与标准LEACH协议相比较,新的协议显著提高了网络的生存时间,节省了全网的节点能耗,特别适用于大规模无线传感器网络的应用环境。     

三维空间中LEACH协议的改进算法

由于传感器节点的能量有限,因此能量效率是无线传感器网络中路由协议设计的一个重要考虑方面.基于高楼三维空间中家居监测的应用背景,提出了一种三维空间中LEACH协议的改进算法--三维分簇传感网络路由协议(3D-CSR).3D-CSR采用考虑节点剩余能量因素的簇头选举阈值计算方法,并使用了合适的通信模式,达到节省网络能量消耗的目的.仿真结果表明,在不同的网络环境中,3D-CSR协议均比LEACH协议更加节省能量.