基于量子遗传算法的无线传感器网络路由研究

通过分析无线传感器网络(WSN)分簇路由算法中簇首节点分布,能量消耗,数据传输等问题,提出了一种基于熵权法量子遗传算法的路由算法,该算法在簇首的选举过程中采用熵权法动态的确定节点剩余能量、节点间的通信距离、节点度数和节点与基站的距离这四个因素的权值系数,在簇首选举结束后,利用量子遗传算法寻找出一条遍历所有簇首与基站的路由,通过最佳路由将所采集的数据传输给最终的基站节点。该算法实现了合理的簇首选举,并在簇首间采用最佳路由的方式向基站传输数据的功能。仿真结果分析表明,该算法在网络生存周期、能耗均衡方面均优于LEACH、CECA-GA算法,达到了延长了网络生存周期,均衡能耗的目的。     

基于LEACH路由协议的WSN节能优化研究

能量消耗一直是无线传感器网络软硬件设计中的核心问题.本文通过对LEACH路由协议进行分析研究,对其在簇首节点数量大会消耗很多能量,簇首节点与Sink节点直接通信带来能量消耗大以及在以“轮”为周期的簇首节点的重新选取会对网络中各个节点的能量产生一定的消耗等方面存在不足的问题进行了LEACH协议的改进.仿真实验结果表明,改进后的协议能有效地延长网络生存时间、降低网络能耗和提高基站接收的数据量.     

能量高效的WSNs分簇路由协议

针对无线传感器网络中能耗不均衡、生命周期较短的问题,提出一种能量高效的分簇路由协议(GAKMDCR).采用遗传算法优化的K-Medoids聚类方法对网络节点聚类分簇,综合考虑簇内节点的剩余能量、地理位置、担任过簇首的轮数等因素选举簇首,使簇首节点分布均匀,均衡网络能耗.在稳定阶段,将轮询控制机制引入簇内通信,提高网络吞吐量.仿真结果表明,GAKMDCR协议能够有效均衡网络能耗,提高网络吞吐量,延长网络生存期.     

异构传感器网络中一种基于局部簇的分簇算法

为了降低异构传感器网络中节点间的通信代价及网络能耗,首先基于分解和组合数学原理提出了局部簇的概念,使节点的工作仅局限于一个簇内而非整个网络。然后,在局部簇内又提出了一种新的分簇算法:根据节点能量异构特征选择簇首,簇首除首轮由基站选出外,其他轮数均由前一轮中的簇首节点来确定;数据传输采用混合拓扑的网络结构,簇内同构节点可直接相互通信;引入了簇维护策略,维持簇的工作状态。仿真结果表明,基于局部簇的分簇算法明显减少了簇首的能耗,降低了整个簇的能耗。鉴于簇的局部性和独立性,显而易见新算法可以有效降低整个异构传感网络的能耗。     

基于小样本无梯度学习的无线传感器网络分簇路由方法

针对无线传感器网络由于某些样本数量较少、网络节点间剩余能量差高,导致路由分簇困难、分类准确率低的问题,提出基于小样本无梯度学习的无线传感器网络分簇路由方法。采用条件生成对抗网络处理小样本数据,在有限样本中获取更丰富的信息,通过LEACH协议算法划分无线传感器网络中各传感器节点为簇,通过无梯度学习的GABP算法优化簇首节点和簇首数量,构建无线传感器网络分簇路由方法。实验结果表明,所提方法的簇首数量均分布在4个～7个处,最高网络节点间剩余能量差为0.015 8,网络寿命达到241轮,因此,所提方法能够选择更理想的簇首数量、增强网络能耗均衡性、延长网络寿命。     

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。     

基于单向多汇聚节点的WSN分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首节点容易成为网络瓶颈制约网络性能的不足,提出一种低能耗的路由协议。采用多汇聚（Sink）节点模式来构建网络,利用RSSI（接收信号强度指示）测出各传感器节点与各Sink节点之间的距离,并依据距离的远近为Sink节点划分作用域。通过传感器节点单向与所属Sink节点通信来降低簇首节点的负担。仿真实验结果表明提出的路由协议能有效克服簇首节点网络瓶颈问题,从而降低网络能耗,提高网络生存时间,对于无线传感器网络应用于大范围数据收集的网络具有重要的价值。     

基于簇首成链的低能耗层次路由协议

在LEACH协议中,活动节点的数量和簇首间通信距离是影响网络生命周期的两个重要因素。在LEACH协议的基础上设计了一种基于簇首成链的低能耗层次路由协议,该协议将网络分层成簇,簇首节点将簇内距离相近、收集信息相似的节点划分为“相似”群,群内节点按序号每次只有一个节点发送数据到簇首,减少了簇内活动节点的数量,降低了簇首负载;同时簇首间引入了链式通信。理论证明和仿真结果都表明,该算法能够均衡网络能耗,延长网络生命周期。     

基于分区的能耗均衡路由协议

为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议.该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应".仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量.     

优化分簇的无线传感器网络路由算法

延长传感器网络的生存周期,降低网络节点的能耗成为无线传感器网络(WSN)研究的关键.由于无线传感器网络能量有限,针对LEACH算法中簇首分布不均、簇首数目偏离最优值等对网络能耗的影响,提出了一种同时考虑节点剩余能量、最优簇数和簇首分布状况来选择簇首的算法EBCS-LEACH.新算法使簇首数目为最佳,以满足能量阈值的节点才能当选为簇首和对簇首的分布进行了相应调整.仿真结果表明,EBCS-LEACH算法延长了网络的生存周期,相比LEACH算法生命周期延长19.5％,同时能耗也更加均衡.     

无线传感器网络中非均匀的节点布置

在无线传感器网络中,传感器节点将收集到的数据传输到簇头,经簇头聚合后数据包以多跳方式发送到基站。靠近基站的节点,因转发的数据较多而提早死亡,出现所谓的能量空洞问题。为此,对无线传感器网络中节点的能耗情况进行了研究,提出了一种非均匀的节点布置算法,得出了一个布置传感器节点的密度函数,在靠近基站的区域内布置较多的节点。仿真实验表明,非均匀的节点布置算法能有效延长网络的生命周期。     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由算法

无线传感器网络中节点的能量有限,提高能量的有效性便成为无线传感器网络路由协议设计的首要目标。设计了一种能量高效的分簇路由算法,它提出让候选节点在一定的覆盖范围内以剩余能量为标准来竞选簇头,以使簇头分布均匀;处于簇类交界的节点则根据能量和距离来选择归属的簇头,以平衡网络负载;新算法还采用多跳的簇间通信方式来降低大部分簇头节点的通信负载。仿真结果表明:新算法能够有效降低网络能耗,延长网络生存时间。     

高效的分簇传感器网络广播认证方案*

广播是无线传感器网络的重要通信手段,广播消息的安全性应得到保障。在分簇传感器网络结构基础上提出了一种无线传感器网络广播认证方案,簇头节点对广播进行签名认证,簇内使用消息认证码进行消息认证,网关节点负责广播消息在簇间的传递。分析表明,与部分现有的传感器网络广播认证方案相比,该方案以较低的能耗提供了较高的安全性。     

响应式簇结构的无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络路由协议中利用分簇技术可以提高网络的存活时间。提出了一种基于响应式的簇结构路由算法（RCSA）。该算法的思想是应用节点间局部信息快速选举簇头,簇头之间以多跳的通信方式传输数据到汇聚节点,且不需要预先得知节点自身及其他节点的位置信息,大大节约了节点的能量消耗。仿真结果表明该路由算法有效地平衡了节点间的能量消耗,延长了网络的生存周期。     

分布式粒子滤波实现无线传感器网络目标跟踪

为了延长无线传感器网络寿命,减小通信代价,提出一种层次型网络结构下基于粒子滤波的分布式跟踪算法.层次型网络由簇头节点和普通传感节点组成,簇头节点采用粒子滤波获得目标运动状态,联合当前时刻目标的本地估计位置、预测速度预测下一时刻的目标位置.并根据目标的预测位置判断是否转移簇首.目标离开节点探测范围后,节点进入休眠状态.实验表明,该方法能满足目标跟踪精度,并可有效的减少网络能耗,提高无线传感器网络使用寿命.     

一种新颖的传感器网络聚类路由协议

提出了一种能量有效的基于聚类的传感器网络路由协议—EEHCA（an Energy-Efficient Hierarchical Clustering Algorithm for wireless sensor networks）。该协议通过最小化通信能量消耗并在所有节点之间实现能量消耗负载平衡的方式,达到了延长传感器网络生存时间的目的。协议提出了一种新颖的簇首确定机制,该机制可以避免感知区域内的节点进行频繁的簇首选举,从而节约了能量。为提高传感器网络的容错性能,引入了备用簇首的概念。在簇首与基站通信方面,采用多跳传输的方式进行,从而避免了距离基站较远的簇首进行长距离通信时所造成的能量过早耗尽的问题。仿真结果表明提出的协议拥有比LEACH和HEED协议更长的网络生存时间。     

基于高斯隶属度的融合算法在改进Leach中的应用

无线传感器网络中节点采集的数据具有较高的冗余度,对数据进行融合处理后再传送到汇聚节点,能有效地降低能量消耗,延长网络生命周期.设计了一种基于高斯隶属函数的数据融合算法,并改进无线传感网络Leach协议,对传感器节点进行二级分簇,多跳通信延长网络生命周期.在一级簇头节点依据分布图法剔除疏失数据,进而利用高斯隶属函数求得权...     

T-LEACH: The method of threshold-based cluster head replacement for wireless sensor networks

In wireless sensor networks, power is the most essential resource because each sensor node has limited batteries. Many kinds of existing clustering protocols have been developed to balance and maximize lifetime of the sensor nodes in wireless sensor networks. These protocols select cluster heads periodically, and they considered only ‘How can we select cluster heads energy-efficiently?’ or ‘What is the best selection of cluster heads?’ without considering energy-efficient period of the cluster heads replacement. Unnecessary head selection may dissipate limited battery power of the entire sensor networks. In this paper, we present T-LEACH, which is a threshold-based cluster head replacement scheme for clustering protocols of wireless sensor networks. T-LEACH minimizes the number of cluster head selection by using threshold of residual energy. Reducing the amount of head selection and replacement cost, the lifetime of the entire networks can be extended compared with the existing clustering protocols. Our simulation results show that T-LEACH outperformed LEACH in terms of balancing energy consumption and network lifetime.     

能量均衡的无线传感器网络节点路由算法

为了提高无线传感器网络的生存时间,提出一种能量均衡的无线传感器网络节点路由算法。首先利用能量阈值和节点剩余能量将节点归类为2个区域,使得不同区域的节点当选为本轮簇头节点的概率不同,在数据稳定传输阶段,簇头与基站之间采用单跳与多跳相结合的通信方式,最后采用仿真实验测试算法的性能。结果表明,本算法有效提高了网络的能量利用率,能够实现节点之间的能耗均衡,使无线传感器的网络生存时间得到延长。     

一种能量高效的WSN近似数据收集算法

为降低能耗和最大化网络生存期,论文提出了在一定误差范围内的高效近似数据收集算法。首先利用节点感知数据的时间相关性生成局部估计模型,然后根据节点间估计数据的空间相关性进行分簇,在簇首进行相关性检测,动态调整簇结构,并将簇首的模型参数上传给SINK节点,最后在SINK节点进行全局近似数据收集。仿真结果表明,该算法能充分利用节点数据的时空相关性去除冗余数据,在给定误差界限内能显著降低通信成本。