能量高效的无线传感器网络路由协议

针对目前无线传感器网络分簇路由协议存在的节点能耗不均衡的问题,提出一种基于分簇思想的能量高效的多跳路由协议(EEMR)。该协议首先基于节点临近度将网络划分成簇,采用簇首自适应轮转模式优化簇内节点通信的能量消耗,以高剩余能量短路径向心角的适应度路由算法均衡簇间通信负载和能量消耗,有效避免多跳路由中出现的能量消耗不均衡问题。仿真结果表明,EEMR协议能有效均衡网络内节点的能量消耗,显著延长无线传感器网络的生命期并提高网络能量利用率。     

一种新的基于LEACH的WSN路由算法

研究无线传感器网络路由算法,无线传感器网络由能量有限的节点组成,因此高效节能的路由算法是无线传感器网络组网的基础.针对低功耗自适应分簇(LEACH)路由算法存在簇首节点选择不合理以及簇首节点与基站在远距离通信过程中能量消耗大的不足,提出了一种改进的LEACH路由算法.改进的算法在簇建立阶段的簇首选举过程中,引入节点剩余能量因素,且进行均匀分簇,有效地降低剩余能量较小和位置不佳节点成为簇首的可能性,均衡了网络的能量消耗,在簇稳定工作阶段,节点间的数据传输采用单跳和多跳相结合的通信方式,从而降低网络能耗.仿真结果表明,与传统的LEACH算法相比,改进的LEACH算法能量均衡性更好,并显著地延长了网络的存活时间.     

有效能量空洞避免的无线传感器网络混合多跳路由算法

针对在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点之间能量消耗不均衡容易引发"能量空洞"现象的问题,在研究平面和层次路由协议的基础上,提出了一种有效能量空洞避免的混合多跳路由算法。首先,引入热点区域划分的概念对监测区域进行划分;然后,在分簇阶段,对热点区域外的节点采用非均匀分簇结构,融合簇内数据以减少流入热点区域的数据量;其次,对热点区域内的节点不采取分簇以降低区域内节点的分簇能耗;最后,在簇间通信阶段,通过粒子群优化(PSO)算法寻找同时满足相邻两跳间最大通信距离的最小化和最大通信跳数的最小化的最优传输路径,实现整个网络的能量消耗最低。理论分析和实验结果均表明,所提算法在能量有效性和能耗均衡分配方面都要优于基于增强学习的生命期优化路由协议(RLLO)和基于模糊理论的多层分簇式路由协议(MLFC),网络生存周期分别提高了20.1%和40.5%,可以有效避免"能量空洞"。     

能量高效的无线传感器网络分簇路由协议

无线传感器网络的路由协议设计要同时关注单个节点的能耗及整个网络能量的均匀消耗。在分析现有分簇路由协议的基础上,提出一种能量高效的分簇路由协议,通过结合节点能量选举簇头,采用限制簇规模的优化簇形成算法和改进的多跳簇间转发方式,节约节点能量,平衡簇间负载。仿真结果表明,该协议能有效降低网络能量消耗,延长网络生存周期。     

无线传感器网络多路径簇头链分簇式路由算法

本文分析了无线传感器网络路由协议的研究现状,重点研究了分簇式路由算法,并提出一种改进的算法--基于能量和距离的多路径簇头链（MCBED）算法。该算法不仅改进了簇头节点的选取方法,而且根据需要产生替补簇头节点,形成多路径簇头链。理论分析和仿真实验表明,改进后的算法分簇更加合理,提高了网络健壮性,节省能量,均衡节点能量消耗,显著延长了网络生存时间。     

一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法

针对现有无线传感器网络分簇路由算法的网络生命周期短、能量消耗不均衡等问题,结合节点的能量采集技术,提出了一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法。考虑到实际环境中节点能量补给不稳定,根据节点的剩余能量和当前能量自补给状态,设计了能量均衡的簇头选举机制和簇间多跳机制。仿真结果表明,在延长网络生命周期和均衡全网能量消耗方面,该算法优于采用相同能量补给规律的传统分簇路由算法(LEACH算法和SEP算法)和其他基于能量自补给的分簇路由算法(PHC算法和EBCS算法)。     

一种新的基于能量消耗速率模型的分簇路由协议

无线传感器网络中通常采用分簇路由协议来减少能耗,但仍然存在节点能量消耗快且不均匀的问题。鉴于经典的低功耗自适应集簇分层型协议LEACH的簇头选举过程中,没有考虑节点能量消耗速率和普通节点到sink节点距离的局限性,提出了一种新的分簇路由协议。仿真实验表明,新协议能够使节点能量均匀分布,降低节点能量消耗,延长传感器网络的生存周期。     

一种基于节点位置和密度的非均匀分簇路由算法

分析了现有分簇路由算法,提出了基于节点位置和密度的非均匀分簇路由算法。簇头选举阶段,考虑了节点的剩余能量,并引入竞争机制进行簇头选择;成簇阶段,综合考虑节点与基站的距离、节点密度以进行非均匀分簇,达到节点能耗均衡的效果,同时解决路由热区问题;簇间路由阶段,通过设立通信簇头节点,使簇间数据转发任务从簇头中分离,簇头节点只负责簇内的数据收集和融合,而通信簇头节点负责簇间数据传输,减少了簇头的能量消耗。实验结果表明,改进后的路由算法能够有效地均衡网络负载,并显著地延长网络的生命周期。     

一种事件驱动型WSN状态监测信息路由协议

为了均衡无线传感器网络(WSN)中各节点的能量消耗,提出了一种基于分簇路由算法思想的网络自身健康状态信息传输路由协议——事件驱动型状态监测信息路由协议（ED-SMIR）。在ED-SMIR协议中,簇内节点根据能量消耗速度的大小,采用单跳和多跳轮换的方式,簇头到sink节点的路由,采用多跳的方式。仿真实验表明,与LEACH和EDBCM协议相比,ED-SMIR消耗的能量更少,可以均衡整个网络的能量并有效延长网络的生存时间。     

多判据的无线传感器网络分簇路由算法

无线传感器网络由大量能量受限的传感器节点组成,工作在各种复杂物理环境中完成数据采集、协同处理等功能.如何在节点能量受限的情况下延长网络生存期是设计传感器网络需要考虑的首要因素.分簇的路由算法将网络内的节点分成若干个簇,簇内的每个节点只需与簇首进行通信,簇首将簇内的所有数据进行融合后向基站发送.与平面自组织算法相比,分簇算法具有实现简单,显著降低系统能耗,便于网络管理等优点.文中提出了一种基于LEACH协议改进的多判据的分簇路由选择算法.使节点在选择簇首时进一步考虑簇首的剩余能量,实现网络中能量消耗的均衡分布.通过仿真,证明了这种多判据的路由选择算法能显著延长网络的生存期.     

煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究

针对现有的基于能量均衡的无线传感器网络路由协议不适应煤矿采空区应用的问题,提出了一种非均匀分簇能量均衡路由协议,即UCEB-CMF协议。该协议原理如下:优化候选簇首的选择机制,有效保证剩余能量大的传感器节点优先成为候选簇首;改进非均匀竞争半径的计算公式和候选簇首的竞争方法,在考虑剩余能量的基础上,增加了对簇首节点到Sink节点距离的考量,从而实现能耗均衡;针对煤矿采空区传感器节点易消亡的特点,提出了一种多路径路由算法,从而实现数据传输的持续性。仿真结果表明,该协议能有效均衡传感器节点能耗,延长无线传感器网络的生存期,适用于煤矿采空区。     

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。     

一种分布式能量高效的WSNs非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络(WSNs)多跳通信方式中存在的"热区"问题,提出了一种分布式的、能量高效的非均匀分簇(DEEUC)路由协议。该协议将节点的剩余能量作为簇首选择的一个重要指标,候选簇首由上轮簇首根据簇内成员节点的剩余能量指定,候选簇首能否最终成簇首也是其能量竞争的结果。在DEEUC协议中,簇首以多跳的方式与基站进行通信并选择正向单位能耗最小的邻居簇首作为路由节点以节约能耗。仿真实验表明:DEEUC能较好地提高网络能效,延长网络生存时间。     

矿井无线传感器网络路由机制研究

针对矿井巷道结构狭长而造成无线传感器网络节点能耗不均的问题,提出了一种新的矿井无线传感器路由机制,即矿井非均匀分簇LBUC-M协议:构造一个新的阈值公式以一定周期选举候选簇首,以非均匀半径确定最终簇首,使得远离汇聚节点的簇数量少、簇内节点多,靠近汇聚节点的簇数量多、簇内节点少,从而减轻靠近汇聚节点的簇首节点转发数据的负担,达到负载均衡的目的。仿真结果表明,LBUC-M协议有效减小了节点能耗,延长了网络生命周期。     

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。     

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.     

基于SPINS的无线传感器网络低能耗安全路由协议

LEACH协议是一种基于分簇结构和分层技术的重要的无线传感器网络路由协议,其簇建立过程容易遭受身份伪造、laptop型攻击等。基于SPINS设计了低能耗安全路由协议,使用μTESLA思想认证广播包,借助SNEP协议为簇头和其簇成员节点分配认证密钥,节点验证簇头身份和链路可达后方可加入簇。协议实现了不同类型节点之间通信的机密性、完整性、新鲜性、身份和链路双向性认证等安全目标。基于NS2的仿真结果表明,由于基站和簇头节点承担了与安全相关的较多任务,普通节点的能耗并未明显增加。     

能量负载均衡的无线传感网分组成簇协议

针对无线传感网（WSN）中分簇路由协议在簇首分布及节点能耗不均问题,提出了一种节点能量负载均衡的分组成簇算法。根据节点能量分组,并随着节点能量的减少动态调整分组个数,组内根据能量重心进行簇首选举,利用簇首轮转和簇间多跳路由进一步均衡节点能耗。仿真结果表明,该算法有效实现了负载均衡,并显著延长了网络的稳定期。