WSN低能耗数据收集遗传粒子群算法研究

针对设施农业无线传感器网络节点分布不均匀、能量约束严格的特点,为降低网络总能耗,提出一种改进的遗传粒子群算法,构建一棵树高受限且网络总能耗最小的数据收集树。首先,随机生成连通图网络,采用父节点表示法将生成树编码成粒子;然后,设计一种随机生成数据收集树算法,随机产生满足树高限制的生成树;最后,考虑节点能耗均衡,设计一种粒子单点突变算法,实现对节点能耗最优值的比较。通过粒子单点变异、交叉以及优化新粒子,提高了种群多样性,避免了算法过早陷入局部最优解,在满足时延要求的同时,降低了网络总能耗。实验表明,与有树高约束的DL-DCT算法相比,所提算法降低了7.34%的网络总能耗,延长了网络平均生存期。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中利用分簇技术,簇首到Sink节点通信采用多跳路由方式容易引起"能量空洞"的问题,提出了基于最小生成树的非均匀分簇路由协议.该协议在簇首选举阶段,以节点剩余能量、节点度、节点能量消耗速度为权重计算簇首竞争等待时间,选用簇首竞争等待时间小的节点为簇首,以均衡能量;簇形成后,以剩余能量、簇间的距离和能量消耗为参数构建基于最小生成树的最优传输路径通过多跳方式将数据发送到Sink节点.仿真结果表明,该路由协议能有效均衡能耗,延长网络生命周期,延缓"能量空洞"的形成.     

无线传感器网络不依赖位置信息的能耗均衡拓扑控制

针对无线传感器网络(WSN)稠密部署的特点,首先提出一种不依赖位置信息的拓扑构建(LTC)算法用于构造连通支配树型结构的虚拟骨干网。在此基础上,深入分析骨干节点的能量消耗以及数据传输时延,引入密度控制与数据传输率控制因子以均衡虚拟骨干网能耗,提出了不依赖位置信息的能耗均衡拓扑控制(LETC)算法。LETC算法依据各个区域不同的数据传输量,调整该区域虚拟骨干节点的布置密度,同时增加低能耗节点的传输速率以减少网络时延。理论分析与仿真表明,经过优化的LETC算法相比LTC能够更有效地均衡能耗,延长网络寿命241%,减少时延28.1%。     

多播路由kpp算法的改进

给出了一种满足端到端时延限制的多播路由算法。该算法是基于通信网络参数加权steiner树的构造技术。当通信网络的目的节点集的时延不受限时,steiner树就是prim算法的最小生成树,而在时延受限的情况下,算法在给定目的节点集后,通过改变费用与时延的加权参数逼近最优解。通过现有算法的算例指出了现有算法的多播路由树构造中的问题,使steiner树的最优性得到保障,实验模拟表明该算法在构造多播树在优化和效率上都有了明显的提高。     

无线传感器网络中的节能路由算法研究

对无线传感器网络的节点能耗不均衡和传输时延的问题进行了研究,提出一种新的路由算法。该算法通过建立最小跳数和对节点剩余能量的保护,使得数据包沿着能耗最优的路径向Sink节点发送。在MATLAB环境下对该机制进行了仿真实验。实验结果表明,该算法能降低能耗,均衡和延长网络生存时间。     

WSN中一种基于最小能耗树的路由协议

为了延长无线传感器网络的使用寿命,提出一种基于最小能耗树的无线传感器网络路由协议MECT。该协议通过构造一颗生成树来进行数据收集,从而减少了每一轮由于数据传输而消耗的能量。由于在构造树的过程中考虑到节点的剩余能量,该协议在减少能耗的同时保证了负载均衡。实验结果表明,MECT与LEACH和PEGASIS协议相比在生存时间和时间延迟方面都具有更好的性能。     

基于最小生成树的传感器网络能量均衡组播协议

为了均衡无线传感器网络中节点的能量消耗,进而达到延长网络生命周期的目的,提出一种基于最小生成树形成虚拟主干树的能量均衡的组播路由算法.该算法在选择转发节点的过程中,综合考虑前向转发区域内的节点的位置及能量信息,并引入修正因子及路径封锁技术.仿真实验表明,该算法能够有效的均衡传感器节点的能量消耗,延长网络的生命周期.     

无线传感器网络中一种基于标记的能量平衡路由

为实现数据的高效传输和网络生命期的最大化,提出了一种基于标记的能量平衡（LBEB）路由。该路由先向网络中嵌入多棵独立最短路径树,以构建一个虚拟树型标记系统,然后基于此标记系统设计针对不同数据类型的转发策略：紧急数据使用贪婪策略转发以保障其时延要求;而平常数据则综合考虑邻居节点的负载和剩余能量情况使用平衡策略转发以缓解拥塞并均衡节点能耗。2种策略相辅相成,共同完成预期目标。仿真结果表明：LBEB能以适量开销获得较好的路由性能,并且能在满足数据时延要求的同时均衡网络能耗从而使网络生命期最大化。     

基于加权的无线传感器网络优化覆盖算法

针对无线传感器网络探测网络环境的自适应休眠算法(Probing Environment and Adaptive Sleeping,PEAS)在节点调度过程中,存在节点能耗不均衡、网络的生命周期较短的问题,提出一种基于加权的优化覆盖算法。该算法对最小频繁项的目标所对应的传感节点按能量高低进行划分集合,使各集合能够独立覆盖最小频繁项的目标,以达到局部的优化。考虑到传感节点覆盖目标数和剩余能量对无线传感网络生存周期的影响,对边缘未覆盖的目标节点采用加权的方式进行覆盖。仿真结果表明:该算法能够均衡网络节点的能耗,有效地延长了网络的生命周期。     

一种新的时延受限多播路由算法

为了满足多播业务的实时性要求、提高资源利用率,提出一种新的时延受限最小代价树多播路由算法。该算法基于最小代价多播树的生成方法,对节点之间的时延进行动态修改,寻找满足时延限制的最短路径,可快速找到满足时延约束的多播树。实验结果表明,该算法生成速度快、代价性能良好、能够满足多媒体网络的实时性要求。     

基于能量控制的无线传感网络最优化算法研究

无线传感网络是当前无线网络研究的热点领域.控制节点能量、提高网络生存时间是实现在无线传感网络中传输高效业务的关键.本文首先使用基于泊松点过程的布尔传感模型确定了覆盖率与单位面积内传感器节点密度的函数关系,进而求得达到区域覆盖要求的节点数量;然后利用基于Prim算法的贪心策略,找到具有最大权值的生成树,构造一个最小连通支...     

一种新型无线传感器网络数据收集生成树

针对无线传感器网络精确数据收集,提出一种分布式生成树算法MLT.算法以一颗最小功率生成树为基础,在收集数据过程中不断统计节点剩余能量大小,找出瓶颈节点并与sink中存储的阈值比较,若低于阈值则转移瓶颈节点负担,优化树结构.研究表明随着阈值的增加网络生命周期先不断增大然后不断减小,阈值取值的合理性有效避免了因过于频繁变更树结构导致的额外能量消耗,使得所有节点能量较为均衡并延长了网络的生命周期,仿真实验验证了算法的有效性.     

Energy-aware weighted graph based dynamic topology control algorithm

In this paper a new energy-aware weighted dynamic topology control (WDTC) algorithm is proposed to extend the lifetime of wireless network and balance the nodes’ energy consumption. The idea is that each node builds its local minimum spanning tree (MST) based on the energy-aware weighted graph and the network topology is adjusted accordingly. It was proved theoretically that the topology under WDTC algorithm could preserve the network connectivity and a sufficient condition for the degree of no more than 6 was also given. Simulation shows that WDTC algorithm can effectively prolong the network lifetime and has good topological features.     

基于最短路径树的优化生存时间路由算法

为提高无线传感网的生存时间,提出基于最短路径树的优化生存时间路由算法(LORA_SPT).该算法引入节点分类概念,构造基于链路能耗因子、自身节点剩余能量因子、邻居节点剩余能量因子和类型权重因子等多个因子的权值函数.针对不同类型的节点采用不同的权重因子,最后利用dijkstra算法完成最短路径树,所有节点沿着最短路径树将...     

An energy-efficient data gathering method based on compressive sensing for pervasive sensor networks

This paper proposes an energy-efficient data gathering method called CN-MSTP (Combining Minimum Spanning Tree with Interest Nodes) for pervasive wireless sensor networks, basing on Compressive sensing (CS) and data aggregation. The proposed CN-MSTP protocol selects different nodes at random as projection nodes, and sets each projection node as a root to construct a minimum spanning tree by combining with interest nodes. Projection node aggregates sensor reading from sensor nodes using compressive sensing. We extend our method by letting the sink node participate in the process of building a minimum tree and introduce eCN-MSTP. We compare our methods with the other methods. Simulation results indicate that our two methods outperform the other methods in overall energy consumption saving and load balance and hence prolong the lifetime of the network.     

一种能量有效的传感器监测网络成簇协议

提出了一种分布式能量有效的传感器监测网络成簇协议EECTS(energy-efficient clustering protocol for target surveillance).在该协议中,节点根据邻居节点的分布情况以及自己的剩余能量来竞争簇首.为了降低簇首的能量消耗,簇首间形成一个以基站为根的最小生成树,将监测到的数据通过多跳方式直接发送到生成树的上游节点.由于监测网络的首要任务是能够对移动目标进行不间断的监测,此协议还提出了一种簇内调度方法EECTS-1,可监测到网络中的大部分区域,并在此基础上提出了改进方法EECTS-2.这两种方法在目标进入网络时都能取得较高的持续监测度.随着节点密度的提高,EECTS协议在保证监测性能的前提下,使得传感器监测网络的寿命相应于节点数量呈线性增长.仿真结果表明,在监测性能相同的情况下,运行EECTS-1协议的网络寿命与HEED协议相同,比DEEG协议的网络寿命延长了约35%。EECTS-2协议比EECTS-1和HEED协议的网络寿命延长了约70%～80%.EECTS成簇协议可应用于军事目标监测等领域,工作时间长,监测结果具有很高的可靠性.     

粒子寻优和最小生成树聚类下的WSN能量优化

为了均衡分簇无线传感器网络节点能量负载,提高网络的能量利用效率,提出了一种粒子寻优和最小生成树聚类规则的能量优化算法（OMST）。该算法为了使得簇头的能量负载能够得到均衡,采用基于粒子寻优的方法来进行适应值求解,通过适应值对比来求得最佳簇头,以减少簇内节点的传输能耗。同时,提出一种最小生成树聚类规则的簇首数量选择方法,该方法基于剩余能量和距离因素来选择最优的簇首数量,在保证数据传输质量的同时最小化网络总能量的消耗量。仿真结果表明,相比一种新型差分进化的无线传感器网络聚类算法和多层节能及距离感知的无线传感器网络聚类算法,OMST算法的节点平均能量效率分别提高了16.7%和6.4%,网络节点存活数量分别提高了24.1%和13.7%。     

能量高效的传感器网络数据查询路由*

提出一种能量高效的传感器网络数据查询路由EEDQ(energy-efficient data query),EEDQ以sink节点为根节点,构造最小路由生成树,由sink节点发出查询任务,查询结果由叶子节点向sink节点传输,传输过程中进行数据汇聚.实验表明,EEDQ相比direct transmission,大大提高了传感器网络的生命周期.     

物流网络中节点带权的Steiner最小树的参数算法

通过优化物流的运输网络,可以有效地降低物流成本。集中配送的物流网络优化问题可以转换成求解节点带权的Steiner最小树问题,这是一个NP-hard问题。运用参数理论,提出一种新的启发式解决算法P-NSMT。算法的思想是：首先尽可能只利用终端节点构造一棵连通的最小生成树,然后逐步向树中添加能减少生成树总权值的Steiner节点,最终生成一棵节点总数不超过参数k的Steiner最小树。实验表明,与同类型其他算法相比,P-NSMT算法具有更好的准确性和时间效率,特别适应于网络规模大、终端配送节点数目较少的物流网络。