WSN路由节点优化分布设计的免疫克隆算法

对于无线传感器网络(WSN)路由节点的优化分布设计,人工免疫进化算法存在几何选择区域局限,为了缓解此问题,避免系统收敛于局部最优解,提出一种基于免疫克隆算子的设计方案。根据WSN节点覆盖原理,构建WSN路由节点自适应人工免疫分布模型,用免疫平衡机理计算染色体在每个节点部署网格中的信息浓度概率,采用克隆检测算法监测WSN网络中节点冗余浓度,以使每个WSN路由节点辐射信息素最大化,突破几何选择区域的限制,实现最优节点部署和覆盖。仿真实验表明,新算法能提高网络连通性和节点利用率。     

基于计算节点和转发节点的WSN自组织聚簇算法

针对无线传感器网络（WSN）中数据计算需求和由簇首负载过重引起的热点问题和能量空洞问题,提出基于计算节点和转发节点的自组织聚簇算法（SCATN）,对簇首功能进行分解,以计算节点满足数据计算需求,以转发节点进行数据转发,并通过分布控制解决热点问题和能量空洞问题.聚簇过程采用自组织方式控制功能节点的生成、分布,从而解决分布不均匀和连接性问题.同时,普通节点自主更换归属簇以及时、细粒度地调整计算节点负载.仿真实验结果表明,与现有几种聚簇算法相比,SCATN算法可有效地提高网络生存时间,增加基站的吞吐量,降低丢包率.     

一种基于主副簇首的WSN双轮成簇协议

为了延长无线传感器网络的生存周期,提出了一种基于主副簇首的WSN双轮成簇协议(DRMACP)。在簇首选择上,该算法引入主副簇首选择机制,分别承担域内信息的采集、融合和簇间的转发工作,避免了单一簇首机制下的过多簇首能量损耗,均衡了网络负载。在成簇阶段,副簇首根据节点与基站距离的远近确定可容纳的节点个数,避免了因节点密度不均导致靠近基站簇首负担加重的可能。同时,采用双轮成簇机制,节省了因每一轮簇首选择造成的通信损耗。仿真结果表明,在节点密度分布不均衡的网络环境下,与经典LEACH、HEED协议相比,DRMACP协议可提高网络能效达33%～52%。     

WSN中基于虚拟静电场的多sink路由算法

根据无线传感器网络(WSN)中数据转发与静电场中电荷移动的相似性,将sink节点和传感器节点的监测数据分别抽象成正、负电荷,无线传感器网络被抽象成由sink激发的虚拟静电场.以最大化网络生存时间为目标,以虚拟静电场中的静电引力作为路由选择标准,提出了多sink无线传感器网络路由算法.算法综合考虑传感器节点能耗的有效性和均衡性,以及sink的负载平衡,根据sink的邻居节点和传感器节点的剩余能量,为sink和传感器节点的数据分配相当电量的正、负电荷,依据电荷间的静电引力进行路由选择.理论分析与仿真实验结果表明:该路由算法具有较低的时间复杂性,能够有效的均衡节点的能量消耗,延长网络生存时间.     

WSN中基于多功率移动锚节点的智能定位算法

针对无线传感器网络节点定位,提出一种基于多功率移动锚节点的改进鸡群定位算法。移动锚节点按照移动模型遍历定位区域,通过功率控制发射信标信号,未知节点接收到信标信号后,利用测距模型建立距离方程并采用最小二乘法计算节点坐标,再使用鸡群算法对节点坐标进行修正。仿真结果表明,改进鸡群定位算法的定位精度和收敛速度皆有所提高。     

一种基于节点相关度的无线传感器网络分簇算法

提出了一种基于节点相关度的无线传感器网络分簇算法。该算法根据接收信号强度、节点剩余能量和网络连通度选取簇头节点,根据节点相关度确定簇内成员。分析与仿真结果表明,与经典的LEACH算法相比,该算法选出的簇头分布更均匀,并提高了簇内负载平衡程度,延长了网络生存时间。     

基于分簇算法的恶意节点的监测与隔离机制

在传感器网络中,基于分簇方法的层次路由协议在能量节约方面表现出色,因而得到广泛应用.但是它对于解决恶意节点攻击的预防不足,尤其是那些获得了网络安全密钥并成功成为簇头的节点,因此会对整个网络安全造成威胁.为此,提出了一种基于分簇机制安全成簇方案DIS(Detection and Isolation Scheme),利用多个节点合作及信任判定机制,解决了由于恶意节点入侵所导致的密钥泄漏和网络安全性下降等问题.     

基于分类和代价期望的WSN QoS路由协议

针对EAQR和QMR协议综合考虑QoS指标时没有体现各种指标间相互联系的问题,提出了基于分类和代价期望的WSN路由协议——CCECRP。CCECRP协议考虑了时延、丢包率、能耗和可靠性等QoS指标间的联系;其数据包分为普通包和重要包,网络节点形成簇结构并在簇头进行数据融合。不同类别的数据包根据不同的代价期望选择路由,采用的排队机制也不相同。协议中还应用了拥塞反馈机制。仿真实验结果表明,CCECRP协议能够有效地延长网络生存期,增加收包数,提高投递率,实现重要包的可靠、快速传输。CCECRP协议提高了WSN的利用效率,具有较好的服务质量。     

基于多节点协作的认知WSN能耗优化算法

针对节点能量受限的认知无线传感器网络,该文研究了多节点认知无线传感器网络中基于节点机会协作的能耗问题.该文首先推导了节点传输能耗解析式与采用二进制相移键控调制时汇聚节点误码率闭式解,并基于能耗最小化原则对协作节点集进行优化,从而得到在传输距离一定时,基于能耗最小化与最佳协作节点集合的认知无线传感器网络节点误码性能.仿真...     

无线传感器网络中一种基于覆盖的环簇路由算法

提出了一种基于覆盖的环簇路由算法CRAC。该算法利用Sink节点以广播环域坐标的方式将网络分为若干环域,并根据应用需求的服务质量计算各环域的覆盖划分以确定轮换簇,各轮换簇交替休眠以降低网络能耗。网络各环域根据能耗均衡方程确定其是否为发送环,将采集的数据并行传送到传输路径后汇聚至发送环,再由LEADER节点发送至Sink节点。仿真实验结果表明,该算法大幅度降低了网络的通信时延和能耗,延长了网络的生存时间,使节点能量均衡下降。     

基于LEACH协议的簇头辅助路由算法

为了平衡无线传感器网络的负载,延长网络生存时间,针对大规模无线传感器网络场景,对低能量自适应分簇分层协议进行改进,提出一种簇头辅助路由算法。新算法采用控制信息与数据信息分离的思想,由簇头实现控制信息处理的功能,由簇内聚合节点和簇间转发节点实现数据的融合、转发功能。仿真结果显示,在大规模无线传感器网络场景下,该算法比低能量自适应分簇分层协议的网络寿命和数据接收总量均有明显提高。     

一种无线传感器网络节点互斥多径路由算法

创建节点互斥的多径路由是提高网络能效性和可靠性的有效手段,可极大地节省网络资源．提出了一种节点互斥多径路由算法,将所有网络节点按距离汇聚节点s的跳数分层,由s节点启动路由发现流程,将路由消息逐层泛洪到每一个节点,最终为每一个源节点建立起通往s的多条节点互斥路径．在理论上证明了节点互斥多径路由算法的无环和互斥特性,同时也保证了整个网络流量和能量分布的均衡．最后将其嵌入定向扩散协议中,通过仿真进一步验证了其可靠性和能量效率较单路径定向扩散有较大的提高．     

基于最优锚节点的无线传感器网络节点定位算法

由于传感器节点能量受限,定位算法需要综合考虑定位误差、通信和计算开销等多方面的因素。分析了DV-Hop算法定位过程并总结出误差产生的主要原因,针对不同位置锚节点对定位误差的影响,提出了一种基于最优锚节点的定位算法—DV-Hop_Bon(DV-Hopbased on optimal nodes),最后使用Matlab进行了仿真实验,结果表明:新提出的定位算法在拥有较小通信半径情况下,能有效提高定位精度,并可广泛应用于无线传感器网络中。     

A sink moving scheme based on local residual energy of nodes in wireless sensor networks

In the application of periodic data-gathering in sensor networks, sensor nodes located near the sink have to forward the data received from all other nodes to the sink, which depletes their energy very quickly. A moving scheme for the sink based on local residual energy was proposed. In the scheme, the sink periodically moves to a new location with the highest stay-value defined by the average residual energy and the number of neighbors. The scheme can balance energy consumption and prevent nodes around sink from draining their energy very quickly in the networks. The simulation results show that the scheme can prolong the network lifetime by 26%–65% compared with the earlier schemes where the sink is static or moves randomly. Foundation item: Project(60673164) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(20060533057) supported by the Specialized Research Foundation for the Doctoral Program of Higher Education of China     

一种基于节点信誉度的无线传感器网络信任模型

针对无线传感器网络节点存在不信任因素的问题,利用无线传感器网络节点的数据、带宽和能量建立信任模型,并将信任模型引入到无线传感器网络管理体系中,此时网络组建和节点各种行为都以信任度为依据.从模拟实验结果可以看出,该模型可以减少网络的丢包率,网络具有更高不信任行为检测率.     

基于PCA-RBF神经网络的WSN数据融合轴承故障诊断

为了减少基于无线传感器网络（WSN）的轴承故障诊断系统数据传输总量和网络负载同时提高故障诊断准确性,提出一种采用主元分析（PCA）与径向基（RBF）神经网络结合轴承数据的融合与故障诊断算法.首先建立基于LEACH协议的3层融合模型,然后簇首节点采用PCA对大量多传感器数据降维,最后Sink节点采用RBF对数据进行决策级融合.仿真结果表明：该算法3个成员节点各上传10个数据包,簇头节点融合后剩余4个,融合率为86.7%,每组故障识别准确率大于85%.该算法具有很好的识别率和高压缩率,能够很好应用于煤矿设备故障监测.     

基于无线传感器网络的角色成员关系剩余能量新算法

将传感器节点的剩余能量和通信代价这两个参数作为参考依据,提出了角色成员关系能量算法(Role energy-efficient membership,REEM)。该算法构建了节点之间的角色关系和成员关系,并且通过这两层关系进行信息的传输。节点的剩余能量和汇聚节点的通信代价是角色和成员关系的主要依据。通过传感器节点的角色和成员关系的互相转换,使得整个网络能耗均衡。尽可能地利用节点的剩余能量,延长网络运行的生命周期,最大程度地进行信息搜集。     

基于非合作博弈的簇间能量优化路由算法研究

针对无线传感器网络(WSNs)的簇间路由进行详细研究,指出目前簇间路由中存在的能量耗散不均衡问题.通过实际例子指出簇间能耗不均的原因,即各个簇头节点的自私性导致数据流量分布不均,进而引发能耗的分布不均.在此基础之上,提出规范各个簇头节点行为的非合作簇间路由博弈模型,得出并证明该博弈的Nash均衡点(NEP).然后基于此博弈模型提出本文的路由算法——基于非合作博弈的簇间能量优化路由算法EIRNG.最后,进行详尽的仿真实验,分别针对网络的能量效率以及网络性能进行横向及纵向对比,实验结果表明,通过引入平衡因子θ_i,各层簇头可选择最优数据转发量,从而网络中的簇头之间的能量消耗趋于均衡.与经典分簇算法PEGASIS以及作者前期工作EEREG相比,采用EIRNG时网络生命期可延长分别为74.1%及8.6%.因此,基于非合作博弈的簇间路由能量优化算法EIRNG可有效地提高能量效率以及提高网络的性能.