一种能耗均衡的无线传感器网络分簇算法

以无线传感器网络中的LEACH和HEED分簇算法为背景,提出一种基于能耗均衡的自适应网络分簇算法EBACA。算法的主要特点是传感器节点根据自身状态信息自主竞争簇头,簇头选择标准考虑了随机概率与节点剩余能量结合,并引入了节点能量预测和能量阈值;为均衡各个节点的能耗,通过重新规划时间片来调节节点的工作频率;为减少簇头的能量开销,簇头之间通过多跳方式将各个簇内收集到的数据发送给特定簇首节点,并由此簇首节点将整个网络收集的数据发送给基站。设计的目标是均衡网络能耗,进而最大化网络寿命。分析和仿真结果表明,相对于几种重要的分簇算法,如LEACH和HEED,EBACA在平衡节点能量消耗和延长网络寿命方面具有更优越的性能。     

基于CFSFDP聚类算法的WSNs高能效分簇路由算法

为进一步降低无线传感器网络在周期性数据收集过程中的能量消耗,提出一种基于CFSFDP聚类算法的能量高效分簇路由算法。算法首先采用CFSFDP聚类算法对网络分簇进行集中控制,使网络各簇得到均衡分布的同时能够降低网络中的控制包开销;其次在簇头、副簇头及中继节点的选举公式中增加动态权重因子保证数据传输的可靠性;最后在选择下一跳中继节点时加入簇内能耗因子使各簇能耗能够更加均衡地下降。仿真结果显示,该算法网络生存周期较LEACH、KBECRA、CHTD-M算法均有显著提高,表明改进算法在降低和均衡网络能耗上具有优越性。     

能耗均衡的无线传感器网络两级路由协议*

传感器网络分簇路由协议研究的一个关键问题是如何最优化组簇,既能有效降低簇内节点能耗,又能均衡整个网络能耗。为此,提出一种能耗均衡的网络两级分层分簇路由协议。协议底层应用PSO算法实现网络节点最优化分簇;上层选择总簇头节点负责收集、融合簇头数据并发送至基站。仿真结果表明,本协议能有效降低节点死亡速度,延长网络生存周期。     

基于细胞膜优化算法的WSN分簇协议研究

针对无线传感器网络能量受约束的问题,为实现节点均衡能耗,平衡网络簇头分布,并最大限度地延长网络寿命,提出一种基于细胞膜优化算法的无线传感器网络能量均衡分簇协议。细胞膜优化算法具有良好的全局寻优和快速收敛能力,通过浓度与能量因素对节点进行划分,并结合距离因素完成全局均衡分簇,能够解决传感器网络中簇头分布不均匀、全局能耗不均衡等问题。实验结果表明,该协议具有对无线传感器网络进行快速全局均衡分簇的能力,且与LEACH算法和LEAH-C算法相比,在均衡节点能耗和延长网络生存周期等方面具有更好的性能。     

一种聚类区域自适应调整的WSN能耗均衡分簇算法

详细分析LEACH协议,针对LEACH协议随机产生簇头导致网络中出现局部区域簇头分布不均、簇的规模不一、整个网络能耗不均衡、网络寿命缩短等问题,提出了一种聚类区域自适应调整的WSN能耗均衡分簇算法。在算法的选举簇头阶段,将节点剩余能量、备选簇头与邻居簇头的间距相结合作为判据参数;在成簇阶段,将节点预加入的簇头到基站的距离考虑在内,比较多个数据流向,采用节能最优路径策略。仿真结果表明,该协议能够有效均衡网络各节点能耗,显著延长了网络生存时间。     

基于全局均衡策略的无线传感器网络路由算法

针对无线传感器网络的能耗均衡问题,提出了一种基于全局均衡策略的路由算法。该算法一方面利用基于区域划分的非均匀分簇方法均衡WSN数据收集汇聚树纵向上簇头之间的能耗;另一方面应用基于能耗与剩余能量复合权值的Dijkstra算法优化簇间路由——降低传输能耗并分摊数据转发任务,以均衡汇聚树横向上簇头之间的能耗。仿真实验结果表明,该路由算法能够有效地均衡网络中节点的能耗,显著延长网络的生存期。     

基于PSO的无线传感器网络分簇路由协议

提出一种能量均衡的无线传感器网络两层分簇路由协议TL-EBC。该协议采用粒子群优化算法实现网络节点最优化组簇,设置总簇头负责收集、处理簇头数据并发送至基站,以均衡不同位置簇头间的能耗。仿真结果表明,TL-EBC能有效降低节点死亡速度,均衡网络能耗,延长网络生存周期。     

一种LEACH协议的多级分簇改进算法

LEACH协议的簇头节点分布不均,导致网络负载不均衡.为此,提出一种LEACH协议的多级分簇改进算法.将网络划分为若干小单元,采用多级分簇相结合的方法,在簇头节点选举过程中引入节点剩余能量作为参考度量,以减少簇头节点与sink 节点之间的通信能耗.仿真结果表明,当网络规模增加到200节点时,该算法在第420轮出现第一个死亡点,优于LEACH协议,能延长网络生存周期,降低网络能量消耗.     

基于差分算法的无线传感器网络路由分簇协议

针对异构无线传感器网络分簇路由协议存在节点能耗不均衡问题,提出一种基于差分进化算法的路由协议及基于节点能耗的分簇协议。该协议首先以最大化网络中簇头节点的最小生存周期为目标,建立函数优化模型,并采用差分进化算法对其进行优化,从而延长网络整体的生存周期;然后根据节点通信列表中的簇头数目进行分簇,将节点分配给能耗因子较低的簇头,以达到均衡网络能耗的目的,延长普通节点的生存周期。仿真结果表明,基于差分的路由分簇协议能有效均衡网络中节点的能量消耗,显著延长网络的生存周期并提高网络能量利用率。     

无线传感器网络中基于节点密度的簇算法

能量有效的路由协议对于无线传感器网络至关重要,它能够延长整个网络的生存时间.首先简要介绍了无线传感器网络中的路由算法,分析了Leach算法的优缺点.在Leach的基础上,结合节点密度,提出了一种基于节点密度的簇算法.算法在选举簇头的过程中,能够根据节点密度均衡划分各个簇的规模,从而平衡各簇的网络负载,降低网络中能量分布的不均.仿真表明,与Leach相比,该算法延长了网络生存时间,降低了能耗.     

负载均衡的无线传感器网络的分簇路由算法

无线传感器网络分簇算法中,簇首肩负着收集、融合和传输数据的责任,影响整个簇的性能。簇首能量快速消耗,破坏了网络节点能量的均衡性。针对此,提出了一种负载均衡的分簇算法（LBCA）,由簇内成员和助理簇首帮助簇首完成任务。簇首选择阶段,通过两次筛选确定簇首的方法来控制簇首个数;簇内收集数据时结合蚁群算法寻找遍历簇内的最短路径,减小簇首能量消耗的压力;给Sink节点传递数据过程中,在簇内选择一个助理簇首来辅助簇首工作。仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络节点负载的能耗,提高网络的生命周期。     

一种基于时间延迟机制的WSNs非均匀分簇算法

为减少无线传感器网络分簇路由协议中节点竞争簇首时多余的能耗,解决簇首能耗不均的问题,提出一种基于时间延迟机制的非均匀分簇算法。该算法使能量较多的节点被优先选为簇首,并提出了簇首竞争半径的计算方法,确保其数目稳定且位置均匀分布。成簇过程中,节点根据最小消费函数选择簇首,簇内成员加入时考虑簇首能量、二者距离以及簇首和汇聚节点角度等因素来均衡簇首能耗。仿真结果表明:算法能有效地均衡节点能耗,延长网络寿命,分别比CHTD和EEUC算法延长了35.1%和12.9%。     

基于混合蛙跳算法的非均匀分簇WSNs路由协议

为使无线传感器网络(wireless sensor networks, WSNs)节点能量消耗相对均衡, 提出了一种能量均衡的可移动sink汇聚节点非均匀分簇路由协议(sink mobility based and energy balancing unequal clustering protocol, SEBUCP)。协议采用改进的混合蛙跳算法, 将剩余能量大、通信能力强的节点选为簇头并划分不同大小的簇, 在簇头之间引入竞争机制, 使分簇拓扑更加合理; 为减少簇头更换频率, 簇内采用簇头连续担任机制, 通过对比节点权值确定簇头交换时机, 并运用贪婪算法, 在簇头和sink之间选择最优中继节点; 为进一步减少节点能量消耗, 采用sink汇聚节点可移动方式, 避免了热点问题的出现。仿真结果表明, SEBUCP在网络生存周期、能量均衡等方面具有较好的性能。     

一种通过剩余能量过滤进行簇头选举的低能耗无线路由算法

基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络的自组织路由算法。该算法在原LEACH协议的簇头产生环节做了较大改进,在簇头产生过程中,将当前节点剩余能量与全无线传感器网络节点平均剩余能量进行比较,防止剩余能量小于全网平均剩余能量的节点当选簇头,进一步优化了全网络节点能量消耗的均衡性,有效推迟了节点的死亡时间。通过在簇头选举阶段使用有目的性的筛选取代LEACH的随机选取,实现降低无线传感器网络能耗、延长网络生命周期的目的。通过MATLAB仿真软件进行试验测试,结果表明,改进的算法可以提高无线网络的生命周期,均衡无线网络能量消耗,增加网络吞吐量,有效延迟无线网络节点的死亡时间。     

基于均匀分簇的正三角模型节点轮换路由算法

针对节点随机分布的无线传感器网络能耗问题,提出一种在均匀分簇后采用正三角模型对簇内节点进行调度的低能耗路由算法。该算法首先计算网络内节点总能耗最小时的分簇数目,再由Sink节点选择相应数目的剩余能量最大、地理位置最优的节点为簇首,完成均匀分簇。簇内节点采用正三角模型和节点覆盖概率进行工作节点的选择。仿真结果表明,该路由算法可以均衡节点能耗,延长网络工作轮数,降低网络延迟,并体现出了更优的网络鲁棒性。     

一种基于负载平衡树的多网关节点数据汇集路由算法

以均衡耗能为目标,考虑健壮性、可转发性和抗干扰性等因素,提出一种基于负载平衡树的多网关节点数据汇集路由算法(TBLB 算法).在多网关前提下,TBLB 算法结合节点能量和节点度形成以网关节点为根节点的负载平衡树,通过负载平衡树协调节点间的负载均衡,有效地降低节点的能量消耗.此外,节点根据路径性能评价因子W 进行路径选择和网关切换,进一步降低网络节点的通信开销,改善了网关节点的瓶颈问题.模拟实验结果表明,TBLB 算法能够有效均衡网络负载,对网络的能量消耗和网关节点接收到的数据包都有所改善.     

一种能耗均衡的WSN分簇路由算法

在Leach-C算法的基础上,提出一种能耗均衡的WSN分簇路由算法——EBLeach-C。采用SOM+Kmeans聚类算法,将位置相邻、能量级别相同的节点自组织成簇。设计一个新的代价函数,用于在簇头(CH)与基站(BS)之间选择最优中继节点,从而实现CH-CH-BS的通信。仿真结果表明,EBLeach-C能避免远离基站的簇过早死亡,并且均衡节点能耗,提高网络覆盖率。     

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。     

基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法

针对LEACH算法中簇头能量消耗过快的缺陷,提出一种基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法LEACH-G。在分簇过程中采用分组的策略,利用信标节点signpost,在选出簇头之前承担通信任务,均衡整个网络能耗,并在簇头选取阈值中引入节点与基站之间的距离以及能量参数,降低网络能耗。仿真结果表明,与LEACH相关算法相比,LEACH-G算法能够有效降低节点10%～15%的平均能耗,延长网络生命周期,提高簇头工作效率。     

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。