无线Ad hoc网络中基于区域代价的功率感知路由协议

由于能量的限制,无线Ad hoc网络面临网络生存时间、无线资源利用效率以及时延要求等方面的挑战。为了降低网络的能量消耗,延长节点寿命和网络生存周期,提出了一种基于区域代价的功率感知路由协议。该协议在路径选择时,综合考虑节点及其邻居的剩余能量、节点发射功率和节点接收处理功率等因素,使网络中节点的能耗趋于一致,并延长网络的生存时间。该算法的复杂度不高,易于在节点运行。仿真结果证明该协议能取得较好的性能。     

一种新型的无线传感器网络能效路由算法

为了解决重复分簇而加剧能量消耗的问题,提出了一种新的无线传感器网络能效路由算法——基于簇树的非均匀分簇路由算法（UCCT）。该算法分为两步。第一步,划分网络区域为面积不相等的两个区域,对每个区域内的节点集,利用K-中心算法确定其质心节点;以每个质心作为一个簇,计算其中继能耗开销;确定各簇间的通信路由。第二步,利用线性规划方法来确定非质心节点所属的簇,选取各簇中剩余能量最高的节点为相应的簇头。该算法的特点是无须重复分簇。仿真结果表明,与ANRB相比,采用UCCT进行通信路由,无线传感器网络的寿命延长10.97%,数据吞吐量提高了13.09%。     

无线传感器网络中PEGASIS协议的研究与改进

摘 要：针对PEGASIS协议中通信时延长、节点与节点之间存在长链、网络维护代价大的缺点,该论文在分析和仿真PEGASIS协议的基础上提出一种改进协议PEGASIS-I(PEGASIS-Improved)。该协议将监测区域看成是以基站为中心的圆形区域,基站生成参数 并将圆形区域分成2π/ 个子区域,子区域内节点与节点形成路由树,数据先从树叶传输至树根,再由树根发送至基站。Matlab仿真表明：与PEGASIS协议相比PEGASIS-I协议有效降低了数据传输延迟58%、避免了长链、延长了网络生存时间198%。     

一种基于剩余能量考虑的Ad Hoc网路由协议

为了有效利用网络资源,增加网络容量和生存时间,设计一种基于剩余能量及其消耗速率的Ad Hoc网路由协议(REECV)。该协议一方面以避免网络分割为目标,保护网络中能量较低的节点;另一方面考虑链路带宽状况,均衡能量较多节点的流量。仿真表明,该协议在网络生存时间、包传输率和端到端的延时等方面都有一定程度的改善。     

二次栅格扫描与三角形质心迭代的定位算法

为了提高无线传感器网络的定位精度,在Grid-Scan算法的基础上提出一种改进的二次栅格扫描定位算法,再利用三角形质心迭代法进一步提升定位精度。首先通过比较未知节点的所有邻居锚节点到该未知节点的信号强度,找到最近邻居锚节点,利用最近邻居锚节点对可再定位的未知节点所在的估计区域进行二次栅格扫描,再利用PIT法则对定位区域进一步缩减,最后对质心三角形质心进行迭代计算得到最终定位点。仿真结果表明,在相同的网络环境下,与传统算法相比,改进算法明显提高了平均相对定位精度。     

一种改进的质心定位算法

在无线传感器网络中,确定传感器节点的位置至关重要.通过对传统的质心定位算法进行分析,考虑到接收信号强度直接影响到未知节点的定位精度,提出了一种基于RSSI的改进的质心定位算法.该算法将每个未知节点的通信区域划分为6个部分,通过比较RSSI,找到对未知节点更为精确的估计区域,从而对未知节点作出更为精确的位置估计.仿真结果表明,相比于原始的质心定位算法,改进后的质心定位算法大大提高了无线传感器网络节点的定位精度.     

基于相关性感知的无线视频传感器网络路由协议

无线视频传感器网络（ WVSNs）节点的能量十分有限,为了降低传感器节点的能耗,延长网络生存时间,提出了一种基于相关性感知的视频传感器网络通信协议。首先对当前经典无线视频传感器网络路由协议的不足进行分析;然后从簇首节点的选择、簇的形成、节点感知方向的调整、簇内通信以及簇间通信等几个方面进行改进和优化;最后在Matlab 2012平台进行了仿真对比测试。仿真结果表明：该协议不仅能够延长无线视频传感器网络生命周期,而且提高了监测区域覆盖率。     

有向传感器网络覆盖增强研究

为提高视频传感器网络的感知覆盖率,基于有向传感器感知模型,提出一种利用Voronoi图的视频传感器网络覆盖增强算法。该算法采用质心替代节点扇形感知区域并构造Voronoi图,通过调整节点感知方向对代替扇形感知区域的质心进行均匀分布,以消除网络中感知重叠区和盲区,提高整个有向传感器网络覆盖率。仿真结果表明,该算法能够有效提高网络覆盖率并能快速收敛。     

基于非均匀分簇与路径优化的WSN路由协议

在无线传感网络中,传感节点的能量有限性,使得能量有效利用成为其"热点"问题。针对LEACH协议簇头的随机选择,导致成簇不合理或簇头节点加速死亡,簇首与基站直接通信能量消耗大的问题。提出了一种高能效路由协议UCPO。该协议根据最佳簇头个数划分区域,综合考虑簇内能量消耗和节点剩余能量选择簇头,以多跳方式完成数据的发送。仿真表明,改进协议显著减少整个网络能量消耗,延长了网络的生存周期。     

基于RSSI测距的传感器节点质心定位修正算法

针对传感器网络节点定位精度问题,研究基于RSSI测距的定位算法,提出多信标节点质心定位修正算法,通过该算法计算得到多组未知节点估计坐标,并在此基础上利用质心定位修正算法计算节点坐标修正值;利用仿真实验,证明基于RSSI测距的传感器节点质心定位算法定位精度比传统质心定位算法定位精度提高13.8%,比RSSI加权质心定位算法提高6.3%。     

基于PEGASIS的无线传感器网络路由协议改进

传感器信息系统能量高效聚集(PEGASIS)协议是无线传感器网络中经典的分簇协议,由于实现简单得以广泛应用,但该协议中头节点的轮流当选策略和网络按照贪心算法成链的方法容易导致整个网络的能量消耗不均匀、节点死亡时间较早、网络延迟较大等问题。提出一种基于PEGASIS的剩余能量距离分区（PEGASIS-REDP）协议,在网络建立连接阶段对整个网络区域进行分区优化,在节点密度不变的情况下缩短差链距离。在头节点选取阶段,将节点剩余能量、区域内平均能量、距离基站的距离等多个因素作为判断头节点当选的条件,大幅减少头节点的更换次数。借助MATLAB软件仿真出PEGASIS-REDP协议建立网络的过程、在不同轮数下节点存活情况和头节点的选取情况,并在相同的实验条件下,针对不同路由协议在网络延迟、能量损耗和生命周期方面进行对比分析。实验结果表明,PEGASIS-REDP协议的网络生命周期相比于PEGASIS协议延长了19.6%,在均衡网络能耗和降低网络延时方面表现更好。     

一种适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络已广泛应用于人们的生活中,本文基于WSN(Wireless Sensor Networks)自组织及能耗特性,以LEACH路由协议算法为基础,提出一种优化了节点信息传送方向的适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络算法.算法改进了WSN的组网方法,采用优先选择距离基站更近的簇头进行组网的方法.首先,网络随机产...     

基于蚁群优化的WSN能耗均衡链状路由协议

为了从路由技术的角度解决无线传感器网络的能耗问题,综合蚁群优化算法和PEGASIS协议的思想提出了ACO-PEGASIS路由协议;该协议采用蚁群优化算法构建通信链,解决了PEGASIS协议中由于贪婪算法的局部性产生的相邻节点间的长链问题;并在成链过程中综合考虑节点间距离、节点剩余能量等因子,以均衡全网的能量消耗;同时根据距离和能量因素选取链头节点并采用一定措施降低链头重选次数;仿真结果表明,与PEGASIS协议相比,该协议更加有效地均衡了全网的能量消耗,延长了网络的生存周期。     

Data gathering algorithms in sensor networks using energy metrics

Gathering sensed information in an energy efficient manner is critical to operating the sensor network for a long period of time. The LEACH protocol presented by Heinzelman et al. (2000) is an elegant solution where clusters are formed to fuse data before transmitting to the base station. In this paper, we present an improved scheme, called PEGASIS (power-efficient gathering in sensor information systems), which is a near-optimal chain-based protocol that minimizes energy. In PEGASIS, each node communicates only with a close neighbor and takes turns transmitting to the base station, thus reducing the amount of energy spent per round. Simulation results show that PEGASIS performs better than LEACH. For many applications, in addition to minimizing energy, it is also important to consider the delay incurred in gathering sensed data. We capture this with the energy /spl times/ delay metric and present schemes that attempt to balance the energy and delay cost for data gathering from sensor networks. We present two new schemes to minimize energy /spl times/ delay using CDMA and non-CDMA sensor nodes. We compared the performance of direct, LEACH, and our schemes with respect to energy /spl times/ delay using extensive simulations for different network sizes. Results show that our schemes perform 80 or more times better than the direct scheme and also outperform the LEACH protocol.     

改进的WSN节能分簇多跳路由算法

LEACH算法是WSN中典型的单跳分簇路由算法,本文针对LEACH算法的缺点,提出了一种改进的节能分簇多跳路由算法.该算法采用层次分析法确定节点度数、节点间的通信距离、节点剩余能量和节点距基站的距离这四个因素的权值系数,在簇首选举中引入这四个因素,每一轮的簇首选举结束后,利用遗传算法寻找出一条遍历所有簇首节点和基站的最优路径,该算法实现了簇首以多跳通信方式向基站传输数据的功能.仿真结果表明,该算法在网络能耗、生存周期和能量均衡性方面均优于CECA、LEACH-GA和LEACH算法,达到了能量均衡和延长了网络生存周期的目的.     

一种新的无线传感器网络非均匀分簇双簇头算法 ——PUDCH算法

能量利用效率问题一直是限制WSN广泛应用的瓶颈,能源容量对各个网络节点产生至关重要的影响.针对WSN中"能量空洞问题"以及由于簇头任务过重所导致的能量消耗过快,同时也为了提高WSN的能量利用效率,提出了一种无线传感器网络非均匀分簇双簇头算法——PUDCH.该算法先综合考虑节点综合信息(如节点剩余能量、节点到基站的距离),根据节点综合信息通过不同的时间竞争机制来选举簇头,将整个网络划分为不均匀的分簇;在规模大些的簇内,为了减轻簇头的负担再选取副簇头.最后簇头再构造基于最小生成树的最优传输路径.一系列的仿真表明PUDCH路由算法在WSN节约平衡节点能量消耗方面表现优良.     

高效节能的传感器网络数据收集和聚合协议

提出了一种分布式的高效节能的传感器网络数据收集和聚合协议DEEG.此协议中节点自主地根据其剩余能量以及邻居节点的信号强度来竞争簇头,同时为了减小簇头节点的能量开销,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到指定的簇头节点,然后通过该节点将整个网络收集的数据发送到基站.此外,该协议还提出了一种简单的簇覆盖方法,使得当节点密度提高时,传感器网络寿命相应于节点数量呈线性增长.实验证明,在没有使用簇覆盖方法的情况下,DEEG协议与其他两种数据收集和聚合协议(LEACH,PEGASIS)相比,在最好情况下,其网络寿命分别提高达1800%和300%,并且由于DEEG协议使得所有节点集中于最后40轮内全部死亡(网络寿命定义为最后一个节点死亡),因此,使用DEEG协议的传感器网络其监测结果具有很高的可靠性.     

无线传感器网络中传感器节点的布置

在无线传感器网络中，传感器节点收集本地数据，通常通过其它节点将数据转发给基站，因而离基站越近的节点，消耗的能量越多．如果采用通常的方法，即均匀布置传感器节点，则基站附近的节点将很快消耗完能量，基站也就无法收集数据．本文通过研究无线传感器网络中的能量消耗，得到了一个布置传感器节点的密度函数，按此函数布置传感器节点可以有效地延长系统的生命期．理论分析和模拟结果表明，本文的布置方案将系统生命期提高到均匀布置方案的3R/2t倍，这里t为传感器节点的通信距离，R为传感器节点的分布区域半径．     

无线传感器网络中远程链路传输算法研究

在COSEN算法基础上,提出一种多级分层链路算法。该算法根据各节点与基站的距离排序,固定各层节点数量来进行分层,每层节点形成一个簇链,并以剩余能量为基准由上级簇首在指定范围内选举下级簇首,各簇首负责收集本层数据并融合从下级簇首收到的数据,将融合后的数据发送给上级簇首,逐层传递直至基站。通过NS3平台仿真验证,结果表明,该算法的传输时延和能耗均优于PEGASIS算法及COSEN算法。     

A chain-cluster based routing algorithm for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are an emerging technology for monitoring physical world. Different from the traditional wireless networks and ad hoc networks, the energy constraint of WSNs makes energy saving become the most important goal of various routing algorithms. For this purpose, a cluster based routing algorithm LEACH (low energy adaptive clustering hierarchy) has been proposed to organize a sensor network into a set of clusters so that the energy consumption can be evenly distributed among all the sensor nodes. Periodical cluster head voting in LEACH, however, consumes non-negligible energy and other resources. While another chain-based algorithm PEGASIS (power- efficient gathering in sensor information systems) can reduce such energy consumption, it causes a longer delay for data transmission. In this paper, we propose a routing algorithm called CCM (Chain-Cluster based Mixed routing), which makes full use of the advantages of LEACH and PEGASIS, and provide improved performance. It divides a WSN into a few chains and runs in two stages. In the first stage, sensor nodes in each chain transmit data to their own chain head node in parallel, using an improved chain routing protocol. In the second stage, all chain head nodes group as a cluster in a self- organized manner, where they transmit fused data to a voted cluster head using the cluster based routing. Experimental results demonstrate that our CCM algorithm outperforms both LEACH and PEGASIS in terms of the product of consumed energy and delay, weighting the overall performance of both energy consumption and transmission delay.