无线传感器网络簇首备份机制研究

提出一种基于综合指标的无线传感器网络簇首备份机制。通过节点剩余能量、节点度数、通信代价三者构建一种有效的综合指标,通过对簇内成员节点的综合指标排序,选取具有最优综合指标值的成员节点作为备份簇首。对该备份机制的仿真结果表明,采用该机制的分簇无线传感器网络可有效地降低簇首故障所带来的损失,加强了分簇的稳定性,延长了网络的生命周期,提升了网络的整体性能。     

基于K-means的无线传感器网络分簇算法研究

提出一种基于K-均值聚类的无线传感器网络分簇算法。从K-均值聚类算法中要解决的合理聚类数的确定、初始聚类中心的选择以及聚类性能对目标函数的依赖这三个问题入手,运用K-均值聚类算法来实现无线传感器网络分簇。仿真与性能分析结果表明,基于K-均值聚类的无线传感器网络分簇算法既能节省节点能量、延长网络生命,又能改善网络中的能耗均衡,并保证簇首分布的均匀性。     

分簇的扩展超宽带传感网生存期的下界

无线传感网的一个基本挑战是能量受限,因此网络生存期是无线传感网最关心的课题.考虑了随机分布在面积为Sn=λn的正方形上的n个传感节点和1个基站组成的踺时冲击无线电超宽带(TH-IR UWB)传感网.分别推导了完全分簇和常规分簇的扩展TH-IR UWB传感网生存期的渐近下界.结果表明,完全分簇的静态扩展网络生存期下界比常规分簇的提高了λn/(log(λn))2倍,而理想情形下的完全分簇的扩展网络生存期下界则比常规分簇的提高了(λn)1/2/(log(λn))3/2倍,因此完全分簇能极大地提高网络生存期.研究也表明对于常规分簇的扩展TH-IR UwB传感网,理想情形下生存期的下界比静态网络提高了(λn/(log(λn))1/2倍,因此节点或基站在部署区域内随机移动能提高常规分簇传感网的生存期.下界公式也揭示了生存期与节点数n或部署区域面积成反比,因此大规模扩展TH-IR UWB传感网不实用.     

无线传感器网络分簇拓扑控制算法

通过对经典的分簇算法HEED和EEUC进行研究与分析,对它们不足之处进行了改进,提出了一种新的基于双簇首节能的无线传感器网络分簇拓扑控制算法,即DCHEB算法。该算法提出了一种新的簇划分方案,通过此方案可以对无线传感器网络进行合理分簇,使得簇首节点位于合适的位置上,平均了各个簇的节点个数,可以避免簇内的边缘节点过早死亡。最后通过理论分析和仿真工具验证了该算法对减少无线传感器网络的能量消耗和延长其生存时间有很好的作用。     

无线传感网络混合密钥安全分簇方法

无线传感网络安全性在很大程度上依赖簇首，对该节点的维护和分配对其安全性具有重要意义。为此，基于混合密钥分配提出了一种无线传感网络安全分簇方法。该方法在建立无线传感网络模型和攻击者模型的基础上，根据赋权能力将无线传感网络节点分为高级节点和普通节点，并利用混合密钥分配技术，分别提升两类节点的安全性能。通过将节点映射至粒子传感器的工作区域内，实现无线传感网络安全分簇。测试结果表明，所提方法“死亡节点”留存时间低于0.2s，数据包传输总量高于900bit。     

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.     

一种能量高效的无线传感网分簇路由算法

针对无线传感网节点能耗不均造成的生命周期短的问题,提出一种能量高效的无线传感网分簇路由算法（NUC&GDF）。该算法从三个方面对无线传感网的路由进行优化;a）改进簇首选举机制,选择合适的簇首;b）改进簇首节点成簇半径规则,形成合理的簇规模大小;c）在簇首与基站的稳定数据传输过程中,引入改进的梯度下降法强化学习来计算权值最小的自适应无线簇间路由。实验结果分析表明,提出的算法性能比LEACH算法、LEACH-C算法以及DEBUC算法更优;在网络规模为100 m×100 m时,网络生命周期分别提高约50.3%、21.5%、16.4%,能更有效地延长网络生命周期。     

无线传感器网络分簇路由协议综述

无线传感器网络不同于传统的无线通信技术,传统的路由协议无法直接运用于无线传感器网络中,而分簇路由协议拓扑结构简单,簇内成员节点无需维护大量的路由表,簇型的路由结构有利于数据的传输与融合处理,符合无线传感器网络以数据为中心,因此分簇路由协议成了国内外关于无线传感器网络路由协议研究的重点.本文详细分析了典型的分簇路由协议,并对这些协议进行了比较与分析,最后探讨了未来可能的发展趋势.     

PTTC:无线传感网络分簇算法

分簇是延长无线传感网络寿命的有效技术。为此,提出了基于Prim的树簇拓扑的无线传感网络分簇PTTC算法。PTTC算法首先推导最优的簇数,再计算节点被选为簇头的平均概率。然后,结合节点的剩余能量以及被选为簇头的频率数选择簇头,最后利用Prim算法建立树,节点依据树传输数据,进而提高能量利用率,扩延网络寿命。仿真结果表明,提出的PTTC算法平衡了节点间的能量消耗,有效地延长了网络寿命。     

基于能量效率的无线传感网络分簇算法

由于无线传感网络中传感器节点能量受限,提出基于能量效率的无线传感网络快速分簇算法(EECA),在系统初始化阶段把部署区域快速分成多个簇,随后以权衡节点自身能量消耗比和度作为选择簇头节点的依据,这时候的重新选举簇头节点变成了一种局部触发的行为,由于重新选举簇头节点只在簇内进行,这大大减少了重新选举簇头节点的复杂性和计算负载.理论分析表明EECA簇形成算法的消息和时间复杂度均为O(1),说明算法的开销较小,与网络的规模n无关.仿真实验结果表明EECA具有良好的负载平衡性能和较小的协议开销,与LEACH协议相比,能够减少能量消耗,延长网络生存期.     

基于PSO的非均匀分簇双簇头路由算法

针对无线传感器网络中分簇路由算法簇头负载过重,同时为了提高无线传感器网络的能量利用效率,提出了一种基于PSO的非均匀分簇双簇头路由算法。该算法首先通过候选簇头节点与基站距离的远近构造出几何规模不等的簇,然后根据簇的规模引进PSO优化算法最终选择出主簇头与副簇头。主簇头主要负责簇内节点数据的采集跟数据融合,副簇头主要完成簇内及簇间数据转发任务,实现数据的单跳与多跳传输。仿真结果表明,该算法有效的减少了簇头节点的能耗,在很大程度上均衡了整个网络的能耗,实现了网络生存周期的延长。     

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。     

一种基于非均匀分布双簇头的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络分簇路由协议中因簇间路由产生的节点间剩余能量不平衡问题,提出一种非均匀分布双簇头的分簇方法。此方法基于LEACH算法产生主簇头,然后根据簇头所属区域离基站远近及其剩余能量确定各簇内数据转发簇头的产生概率,再按此概率产生非均匀分布的数据转发簇头,以减轻信息转发负担。仿真表明新算法和LEACH等算法相比能更有效地平衡网络中的能量消耗,延长整个网络的生存周期。     

基于蚁群的无线传感器网络分簇路由算法

在研究经典低能量自适应分簇路由算法的基础上,提出基于蚁群的无线传感器网络分簇路由算法。该算法将蚁群算法应用到簇间路由机制中,寻找簇头到基站的最佳路径,使得离基站较远的簇头节点沿着最佳路径传输信息,有效地减少了簇头节点的能量开销。同时,在簇头选举时,该算法不仅考虑簇头节点的剩余能量,而且兼顾簇头与簇头之间的距离,使得簇头分布更加均匀。仿真结果表明,该算法和LEACH及DADC算法相比,有效地均衡了网络能量消耗,并延长了网络生命周期。     

无线传感器网络LEACH路由协议的研究与改进

LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一种经典的WSN分层路由协议,它采取自适应分簇算法,一定程度上延长了网络生存期。然而LEACH路由协议的簇头随机产生,没有考虑节点的剩余能量,未达到簇头最优。LEACH簇头与基站直接通信,如果两者距离较远,则会带来较大的能量损耗。结合LEACH及LEACH现有的一些改进算法,提出了一种新的路由协议（Advance-Leach）。它综合考虑了节点的剩余能量和簇首节点数目,簇头和基站之间采用单跳和多跳结合策略,有效地降低了能耗,保证了网络负载的平衡。仿真结果表明：该协议的能耗、数据成功接收率等性能得到了有效提高,延长了节点和网络的生命周期。     

基于剩余能量和距离信息的异构网络分簇协议

针对无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network)的网络寿命问题,提出了面向异构网络环境下的基于剩余能量和距离分簇REDC(Residual Energy and Distance Clustering)协议。REDC协议考虑了普通节点、中级节点以及高级节点,具有较高的初始能量节点称为中级节点和高级节点,余下的称为普通节点。在簇头CH(Cluster head)选举中,考虑节点的剩余能量和离基站距离信息,使得具有较高的剩余能量节点、离基站距离较近的节点有更多的机会被选为簇头CH,进而避免了剩余能量较小的节点成头簇头CH而产生节点过早失效缩短网络寿命的问题,平衡了网络内的能量消耗。仿真结果表明,与LEACH、DDEEC和SEP协议相比,提出的REDC协议具有较长的网络寿命和良好的数据传输能力。     

基于LEACH协议的助理簇头分簇算法

基于LEACH协议,提出助理簇头分簇算法。该算法能在无线传感器网络中根据簇头节点所处的地理位置、剩余能量及簇内成员节点数目,动态决定是否需要在簇内产生助理簇头,并在需要产生助理簇头的簇内选择合适的节点,从而减少簇头通信能耗,同时解决某些簇头与基站的通信问题。仿真结果表明,该算法能有效降低网络能耗、延长网络生存时间。     

基于新型聚类的无线传感器网络非均匀分层路由协议

针对成簇路由协议中由节点负载不均引起的能量空洞问题,提出了一种基于新型聚类的负载均衡非均匀分层路由协议(NHRPNC)。首先,利用改进的LEACH协议阈值函数选举区头,并对网络进行合理的非均匀分区;其次,对每个区头运用新型聚类算法实现区内非均匀分簇;然后,在每个簇内采用四步簇首选择机制来周期性地选择簇首;最后,在簇间多跳通信时,采用动态权重的方式优化多跳路径。仿真结果表明,与低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议、分布式能量均衡非均匀成簇(DEBUC)协议以及基于动态分区的无线传感器网络非均匀成簇(UCDP)协议相比,NHRPNC在网络生命周期方面可分别提高257.5,33.74和12.83个百分点,且具有良好的能耗均衡性。     

无线传感器网络分簇路由协议的改进研究

针对无线传感器网络(WSN)中分簇路由协议LEACH算法中簇首分配不均以及簇首与Sink节点直接通信问题进行研究,提出一种基于LEACH成簇思想的分簇路由协议。该算法基于节点剩余能耗和已担任簇首时间选举簇头。簇头间采用贪婪算法形成一条链,在该链中又选出一个簇头,将整个网络的数据融合后转发给基站。MatLab仿真结果显示,改进后的算法在均衡网络节点能耗和网络的生存时间上比LEACH算法有很大提高。     

无线传感器网络簇头优化分簇算法及其性能仿真

基于对LEACH等算法的研究，提出一种传感器网络分簇算法——簇头优化分簇算法。它将节点周期性划分为数个在地理位置上分布均匀的“临时簇”，然后分别在每个临时簇内选择簇头；簇头选择时，遵循保护最低能量节点的原则，即要求所选簇头尽量靠近剩余能量最低的节点。仿真结果表明，与LEACH相比较，该算法能保证簇头较均匀分布在网络中，推迟第一个死亡节点出现的时间，同时也提高了基站接收的数据量。