无线传感器网络分簇路由的能量有效性研究

无线传感器网络中的节点以簇的方式进行路由时，簇成员可使用单跳或多跳通信模式将感知数据包发送至簇头。该文以簇内成员节点的最大能耗作为评价指标，研究了单跳和多跳的能量有效性，得出了通信模式的选择取决于通道衰减系数的结论。考虑到单纯的单跳或多跳模式会引起网络能耗不均衡，提出了簇成员节点以一定概率在单跳和多跳间切换的混合通信模式。以典型的网络参数进行仿真，验证了混合通信模式在能量有效性和能耗均衡分配方面的优势。     

一种全局能量均衡的路由协议

利用分簇技术可以提高无线传感器网络的能量利用及网络的可扩展性。针对分簇技术的能耗不均衡问题提出了一种新的全局能量均衡的路由协议（OEBR）。选取剩余能量较高的部分节点作为候选簇首,通过计算候选簇首到R传播半径中成员节点的聚类相似度（距离）,以聚类相似度作为条件竞争为簇首。提出一种单跳和多跳相结合的通信方式实现簇间通信,根据能量和距离阈值使节点在单跳、多跳模式转换。仿真实验表明,该路由协议有效地平衡了全局能量消耗,并显著地延长了存活时间。     

无线传感器网络单跳与多跳路由的选择性

针对无线传感器网络选择恰当的路由路径对节省节点能量的重要性,分析无线传感器网络单跳与多跳路由路径的能量消耗情况,发现数据压缩或融合时,对于给定的不同压缩或融合比存在一个不同的临界距离,当大于这个临界距离时,选择多跳路由比单跳路由更节省能量,反之则选择单跳路由比多跳路由更节省能量。仿真结果显示该文的分析是正确的,这对无线传感器网络选择路由路径具有实际的指导意义。     

WSN中能量均衡的混合路由树算法

针对无线传感器网络中多跳通信路由导致的能量洞问题,提出基于环模型的混合路由树算法,创建最小代价混合路由树,使节点间采用单跳和多跳交替的混合路由通信方式,以此均衡网络耗能。仿真结果表明,该算法能有效解决能量洞问题,并最大限度地延长网络的生存时间。     

无线传感器网络中基于能量优化的路由协议ANT-LEACH

经典路由协议LEACH采用自适应分簇算法,簇头与基站直接通信,因此一旦二者距离较远,则这种单跳传输方式将消耗较多能量,并最终导致整个网络运行失效。提出一种改进的基于能量优化的路由协议ANT LEACH,该协议将蚁群优化算法融入到簇头选路过程中,重点引入引力度函数概念对蚁群选择概率公式和信息素更新规则进行改进,充分考虑簇头节点的剩余能量,在簇头与基站之间找到一条能量最优路径,变单跳为多跳传输方式。仿真结果表明该协议有效地降低了节点能耗,延长了网络的生存时间,并保证了整个网络负载的平衡。     

基于三维胞元空间的自适应多跳能量高效路由

针对无线传感器网络中三维路由算法的能耗问题,提出了基于三维胞元空间的自适应多跳能量高效路由(3D-SMEER)。该路由算法根据自适应多跳机制确定跳数,利用协同节点转发消息包到邻居最优胞父,从而减轻当前胞父的传输负担。同时,对协同节点的选择区域进行了研究,并且考虑节点的剩余能量和相关位置信息选择协同节点,以平衡网络的能耗。仿真结果表明,与其他算法相比3D-SMEER算法节省了网络的平均能耗,有效地提高了网络的能耗平衡度。     

基于群体智能和遗传算法的WSNs能耗优化关键技术研究

节点能耗是决定无线传感器网络(WSNs)生存期的重要参数,设计良好的网络通信协议可以很大程度上减少和平衡能量消耗。网络协议设计簇头和簇间路由的计算过程是多项式时间无法解答的NP问题,该文讨论了5种自然元启发算法,既4种群体智能算法和遗传算法应用于WSNs能耗优化的关键技术,给出了不同网络能量结构模型的簇间单跳和多跳场景的设计建议,旨在为搭建大规模WSNs网络提供参考和借鉴。     

节点位置固定的线性无线传感器网络节能路由

无线传感器网络节点一般采用电池供电,能量非常有限,因此提高网络能量效率、最大化网络生命周期成为亟待解决的重要问题。线性无线传感器网络在某些实际应用中,由于监测环境和对象的特殊性,监测点位置往往是事先确定的,并非随机分布,故现有的线性路由和变距离节点布置方案应用性受限。针对这一问题,提出了一种等距离分组多跳路由,建立了其能耗数学模型,得到了网络平均能耗与网络长度、节点数和分组数的数学关系,并给出了最小网络平均能耗下的分组数求解方法,最后用Matlab软件仿真分析。结果表明,与单跳、多跳、分簇多跳三种常见路由相比,等距离分组多跳路由由于没有簇头,因此具有最小的网络平均能耗和最大的网络生命周期。     

传感器网络基于两跳邻居信息的实时路由设计

提出了无线传感器网络基于两跳邻居信息的实时路由.包的截止期要求映射为速率要求的路由决策方法在SPEED 中首先提出,而本文提出的路由决策是基于两跳速率.如果没有节点能够满足给定速率,采用节能的概率丢包策略降低截止期错失率,可以提高能效.如果截止期松弛,嵌入平衡能耗的代价函数缓解某些节点被频繁选为转发节点的情况,以达到网络的能耗平衡.在仿真中模拟了物理层和MAC 层,采用了通过Mica2 Motes 实验得到的损耗链路模型.仿真结果显示,提出的路由方案比基于单跳信息的SPEED-S 路由的截止期错失率更低,能量效率更高,而且在端到端延迟的性能总体上没有降低.该设计可用于对服务质量要求较高的基于传感器网络的实时应用中.     

LEACH协议在矿井环境监测系统中的改进

论文主要研究了无线传感器网络路由技术在矿井环境下的应用.针对矿井巷道洞穴式拓扑、环境恶劣等特点,对LEACH算法加以改进,提出了一种可靠的能量高效的路由算法LEACH-MMS.它采用非均匀成簇的策略,并结合单跳、多跳两种传输方式进行数据传输,有效地改善了网络可靠性、可扩展性以及能耗不均等问题.仿真结果表明,与LEACH算法相比,该算法在一定程度上提高了通信质量、均衡了网络能耗,有效延长了网络的生命周期.     

一种保障时延的簇间路由协议的节能高效研究

在无线传感器网络的簇间路由协议中,簇头单跳或者多跳通信,都会导致簇头能量消耗不均衡。为了均衡能量消耗,新的协议在LEACH-C协议基础上,引入一个有关距离的阈值,若簇头距离基站的距离小于该阈值,则进行单跳通信;若簇头距离基站的距离大于该阈值,则进行多跳通信,同时提出一种保证时延的簇间多跳路由协议（Distance and Delay Based Cluster Routing Protocol）DDCR协议。经过仿真实验,验证了该方法的可实现性,有效地降低了簇头节点的能量消耗,均衡了网络负载。     

大规模无线传感器网络环域多扇区多跳分簇路由算法

无线传感器网络(WSNs)中分簇不均衡会导致一些节点能量过早耗尽,网络生命周期缩短。提出一种环域多扇区多跳分簇路由(MMCR)算法。在RBMC分环模型上,各环域内根据最优分簇数分扇区即分簇,多轮旋转机制产生簇头,簇内单跳通信,簇间根据距离权值、单跳、多跳相结合通信。仿真实验表明:该算法与LEACH,E-LEACH,ERBMC相比,在较大规模网络中,网络生命周期、能量利用率和数据发送效率都具有较好的性能。     

无线传感器网络跳数优化非均衡路由算法

针对多跳层次性路由算法中存在的距离基站较近的节点因数据通信负载过重而导致死亡速度过快的问题,提出一种无线传感器网络跳数优化非均衡路由（Hop Optimized Unequal Clustering Routing,HOUCR）算法。HOUCR建立基于最优跳数的路由路径,减小每回合网络能量消耗;通过能量均衡产生非均衡的簇,解决“热点”问题。仿真实验表明,HOUCR能够减小并均衡网络能量消耗,延长了网络寿命。     

可靠通信的多跳水声网络能量最小路径

目前对水声网络能耗的研究并未考虑因数据发送失败而引起的数据重发导致的额外的能耗。研究在给定接收信噪比条件下可靠通信的多跳水声网络能量最小路径问题。首先建立了可靠通信的网络能量模型,通过曲线拟合的方法得到最优频率-距离关系的近似表达,以简化能耗模型;然后分析了可变发送功率和固定发送功率两种模式下的能量最小路径,从理论上证明了直线等距网络的总能耗最小,并给出了直线等距网络最优跳数和最优距离的求解方法。仿真结果验证了该理论的正确性。     

基于LEACH的WSNs分簇优化策略

针对LEACH算法中能量消耗不均匀的缺陷,本文提出了一种改进的路由协议来提高无线传感器网络的能量效率。在簇首选择阶段,引入节点剩余能量和初始能量来调节传感器节点随机数的大小;在成簇阶段,该算法将节点的剩余能量和距离汇聚节点的远近作为成簇的依据,使簇首的分布更加合理;在数据传输阶段,将节点与汇聚节点之间的距离及节点的剩余能量相结合,提出一种单跳与多跳相结合的传输方式,从而减少了能量消耗。仿真实验表明,改进后的算法能够更好的减少能耗,延长无线传感器网络的生命周期。     

基于模拟退火算法的能耗均衡多跳路由方案

针对传感器网络聚类间能耗负载不均衡和传统拓扑方案连通冗余度过高等问题,提出一种基于模拟退火算法的聚类间的多跳路由方案。在聚类首领至基站的路由选择上,改变传统的一跳路由至多跳路由,基于首领节点的度约束和能耗代价,为每一个首领节点均衡地选择下一跳路由,避免“能量热点”问题。实验结果表明,与LEACH、EECS协议相比,该方案所获拓扑能均衡各聚类的能耗负载,降低网络整体功耗,延长传感器网络的生命周期。     

基于LEACH协议的簇头多跳(LEACH-M)算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,适应传感器网络的特点.成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间.早先提出的LEACH协议是无线传感网中的低功耗自适应分层路由算法,但节点通过一跳通信将数据传送给簇头,簇头也通过一跳通信将聚合后的数据传送给基站,这样会造成簇头节点负载过重,在LEACH协议中引入簇头多跳算法,使得簇头之间形成一个多跳的最优路径通向基站,从而减少了簇头节点能量的消耗,延长了传感网的寿命.实验表明此方法行之有效.     

Enhanced AODV routing protocol for Bluetooth scatternet

Bluetooth is one of the most widespread technologies for personal area networks that allow portable devices to form multi-hop Bluetooth ad hoc networks, so called scatternets. Routing is one of the challenges in scatternets because of its impact on the performance of the network. It should focus on reducing the power consumption in the network because most of the nodes are battery-operated portable devices. In this paper, we propose a routing protocol for Bluetooth scatternets that customizes the Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) routing protocol by making it power-aware and suitable for scatternets. It enhances the AODV flooding mechanism by excluding all non-bridge slaves from taking apart in the AODV route discovery process. In addition, it improves the AODV route discovery phase by considering the hop count, the predicated node’s power, and the average traffic intensity for each node as metrics for best route selection. By removing HELLO packets, our protocol reduces the control packets overhead and the power consumption in network devices. Simulation results show that the proposed protocol achieved considerable improvements over other enhanced AODV protocols by increasing the data delivery ratio by 10.78%, reducing the average end-to-end delay by 8.11%, and reducing the average energy consumption by 7.92%.