能量高效的无线传感器网络分簇路由算法研究*

针对LEACH算法中簇首分布不均及簇首与基站一跳通信能耗大的问题,提出了一种基于能量高效的无线传感器网络分簇路由算法。首先,基于节点接收信号强度与自身剩余能量的乘积及网络连通度选取簇首,计算簇首间的合理距离,使网络均匀分簇;其次,基于跳数及簇首当前剩余能量构造簇间优化路由树;然后用OMNeT++对该算法进行仿真对比分析。仿真结果表明,与LEACH等分簇路由算法相比,采用该算法,簇首分布更均匀,提高了簇的负载平衡程度,使节点的能量更为高效,延长了网络的生命周期。     

基于分簇的无线传感器网络节能路由算法

针对传感器网络能量有限的特点,提出一种基于分簇的节能路由算法—CESR算法,算法采用逐步求解的方式,将整个网络分成若干个交叠簇,整个网络有簇间和簇内两级拓扑。节点在选择路由时先根据簇间拓扑选择簇路由,当数据经过某个簇进行转发时,边界节点根据簇内拓扑产生簇内路由,算法尽量选择消耗能量值最小的路径转发数据,并且能够避免低能量节点,算法存储开销和控制消息相对较少。     

一种能量高效的无线传感网分簇路由算法

针对无线传感网节点能耗不均造成的生命周期短的问题,提出一种能量高效的无线传感网分簇路由算法（NUC&GDF）。该算法从三个方面对无线传感网的路由进行优化;a）改进簇首选举机制,选择合适的簇首;b）改进簇首节点成簇半径规则,形成合理的簇规模大小;c）在簇首与基站的稳定数据传输过程中,引入改进的梯度下降法强化学习来计算权值最小的自适应无线簇间路由。实验结果分析表明,提出的算法性能比LEACH算法、LEACH-C算法以及DEBUC算法更优;在网络规模为100 m×100 m时,网络生命周期分别提高约50.3%、21.5%、16.4%,能更有效地延长网络生命周期。     

移动无线传感器网络中一种新的路由算法

在节点采用RWP移动模型的移动无线传感器网络中,为了提高网络的综合性能,提出了一种新的路由算法LDM.LDM运用节点在RWP模型的运动特点及节点的运动方向与当前位置,推导出节点的传输概率,并使用传输概率来指导路由选择,同时对节点的消息队列进行了有效的管理,提高了网络的综合性能.通过在ONE仿真器上与Epidemic、DT、FAD算法进行比较,结果表明LDM在综合性能上得到了提升.     

基于分簇的无线传感器网络节能路由算法

无线传感器网络中,节点能量及其消耗率影响网络的稳定性和整个网络的生命周期.针对传感器网络能量有限的特点,提出了一种基于分簇的节能路由算法.通过用改进的四色算法选举簇头,并建立网络逻辑簇结构,使网络簇的逻辑结构更加合理.以节能为目的,增加了能量信息维护和节点能量保护.仿真实验表明了该算法的有效性.     

一种新的传感器网络能量有效路由算法

基于对LEACH、PEGASIS经典分簇算法的研究,提出一种基于分簇的传感器网络能量有效的路由算法NCEER。NCEER每隔20轮进行一次簇重构,簇内利用贪心算法形成短链,选取剩余能量最大者为簇首。然后,以基站为树根,各簇首节点根据跳数和能量级别建立层次路由树。最后,各簇首通过最优路径将采集到的数据发送到基站。该算法减少了簇重构的开销,建立了一条负载均衡的簇内路由、能量有效的簇间路由,减少了数据的传输时延。仿真结果表明,该算法的性能优于LEACH和PEGASIS。     

An efficient routing algorithm to preserve k-coverage in wireless sensor networks

One of the major challenges in the area of wireless sensor networks is simultaneously reducing energy consumption and increasing network lifetime. Efficient routing algorithms have received considerable attention in previous studies for achieving the required efficiency, but these methods do not pay close attention to coverage, which is one of the most important Quality of Service parameters in wireless sensor networks. Suitable route selection for transferring information received from the environment to the sink plays crucial role in the network lifetime. The proposed method tries to select an efficient route for transferring the information. This paper reviews efficient routing algorithms for preserving k-coverage in a sensor network and then proposes an effective technique for preserving k-coverage and the reliability of data with logical fault tolerance. It is assumed that the network nodes are aware of their residual energy and that of their neighbors. Sensors are first categorized into two groups, coverage and communicative nodes, and some are then re-categorized as clustering and dynamic nodes. Simulation results show that the proposed method provides greater efficiency energy consumption.     

响应式簇结构的无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络路由协议中利用分簇技术可以提高网络的存活时间。提出了一种基于响应式的簇结构路由算法（RCSA）。该算法的思想是应用节点间局部信息快速选举簇头,簇头之间以多跳的通信方式传输数据到汇聚节点,且不需要预先得知节点自身及其他节点的位置信息,大大节约了节点的能量消耗。仿真结果表明该路由算法有效地平衡了节点间的能量消耗,延长了网络的生存周期。     

大规模无线传感器网络自适应节能路由算法

在确保大规模无线传感器网络信息可靠传输的前提下,尽可能降低网络能量开销,提出了大规模无线传感器网络的自适应节能路由算法。针对长江三峡库区水质监测的具体应用环境,构建了网络模型,采用梯度型拓扑生成器生成网络拓扑,利用可以平衡负载的节能自适应算法进行最优路由选择,建立了应用于大规模无线传感器网络的自适应节能路由算法。在具有代表性的两种不同网络环境中,对该算法的节能效果进行测试,结果表明了算法的可行性和先进性;该算法能有效地将网络负载平均分配于整个网络中,减少网络的整体能量开销,延长整体网络的寿命。     

改进的非均匀分簇无线传感器网络路由算法

针对无线传感器网络中分簇算法求全局最值问题和非均匀分簇算法能量消耗不均衡问题,提出一种新的分簇算法。该算法首先采用泛洪树算法来求得网络最值,并用它来计算节点的竞争半径,然后用非均匀分簇的思想来构建大小不等的簇。当选取簇头节点后,通过计算每个簇头的概率来寻找下一跳簇头,当每个簇头节点选择最佳下一跳路径后,簇间通信可以建立一条最佳路径。仿真结果表明,该算法在能量损耗和均衡能耗都有显著的提高,最终延长了网络的生存周期。     

无线传感器网络的能量有效加权分簇算法

在能量有效加权分簇(EWC)算法的基础上,提出一种簇首选择算法EWC-N(new EWC)。该算法根据节点的邻节点数量与剩余能量计算出权值,选出权值大的节点为簇首,在选择簇首的过程中,动态调整簇首之间的距离。该算法减少了分簇过程中能量的消耗,簇首的分布更加合理。仿真实验结果表明,该算法相对于EWC提高了能量有效利用率近9%,延长了约12%的网络生存时间。     

基于小世界的无线传感器网络的路由算法

针对小世界的拓扑特性,提出一种基于小世界的无线传感器网络(WSN)的路由算法。该路由算法引入超级节点环概念,将超级节点环视为无向图,利用改进的Floyd算法计算出最短传输路径,缩短路由建立时间,进而提高网络的传输效率,降低无线传感器网络的能耗。仿真结果表明,该算法与针对小世界提出的路由算法PSCF、SWRP和MH相比,在路由建立时间、能量消耗和网络吞吐量方面效果显著。     

VD-PSO: An efficient mobile sink routing algorithm in wireless sensor networks

Efficient energy consumption is crucial for energy constrained networks such as Wireless Sensor Networks (WSN). Using a mobile sink to collect the data of the nodes is a good method to balance the energy level of the nodes and prolong the lifetime of the whole network. For the mobile sink, an efficient path planning can make the mobile sink visit significantly more nodes during a limited period and shorten the latency of information gathering. Considering the communication range of the nodes, we can deduce this routing problem as a special case of traveling salesman problem with neighborhoods (TSPN), which is a NP-hard problem [1]. In this paper, we propose a novel routing design algorithm based on Variable Dimension Particle Swarm Optimization (VD-PSO). In this algorithm, every feasible path solution of TSPN is expressed as a particle. Each dimension of the particle is the coordinates of a rendezvous point (RP, the point where the mobile sink stays to gather data). The dimensionality of the particle is equal to the number of the rendezvous points in the path. Using the evolutionary method of the particles, we can derive the optimal path of the mobile sink. Simulation results show that the proposed algorithm has fast convergence speed, and the result is quite approximate to the optimal solution.     

基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法

提出一种基于蚁群算法的无线传感器网络按需多路节能路由算法.该算法综合了蚁群优化算法和AODV路由协议的思想.通过蚂蚁并行地在源节点和目的节点之间建立多路径路由,提高了网络数据传输的实时性、延长了整个网络的生命期.仿真结果表明.该算法与多种群蚁群优化路由算法、基本蚁群算法相比,在整个网络的生命期和节能方面效果显著.     

能量均衡的无线传感器网络节点非均匀分布路由协议

针对现有无线传感器网络(WSN)分簇路由协议因节点分布不均匀而造成能量不均衡、“热区”能量空洞问题,提出一种能量均衡的节点非均匀分布路由协议。该协议以节点“度”、 节点到Sink节点的距离及节点平均剩余能量与节点本身剩余能量的比值作为竞选主(副)簇头的参数,并且各簇之间通过路由树与Sink节点通信。仿真结果表明,本协议可降减少于“热区”内或节点密度高的簇的簇头轮换次数,推迟出现第一个死亡节点的时间,使网络负载更加均衡,延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络能量均衡的多sink分簇路由算法

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限以及节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于能量均衡的多sink分簇路由算法（EBMCR）。该算法在簇头选择阶段,综合考虑了节点的剩余能量级和节点到sink的距离等因素选择簇头节点;在簇间通信过程,采用多跳传输的方式,综合考虑了路径能量消耗、路径最小剩余能量和节点到sink的跳数等因素,选择节点到多个sink的最优路径。仿真结果表明,该算法能够有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。     

依托路由规则的自适应能量优化分簇无线传感器网络路由算法

针对分簇无线传感器网络中节点能量负载不均衡导致簇头在任务较多的情况下过早死亡,以及路由能量损耗较大等问题,提出一种自适应能量优化分簇的路由算法。在簇头选举和竞争半径的计算上通过权衡系数充分考虑了竞选节点的剩余能量与距离情况,延长了簇头的生命周期。以路由规则的形式来制定簇头间转发数据是采用单跳路由还是多跳路由,在保证簇头不会过早死亡的情况下最大化减少路由的能量损耗。实验仿真结果表明,自适应能量优化分簇的路由算法可以延长网络节点的生命周期,减少能量损耗。     

非均匀分布的无线传感器网络分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)现有分簇路由协议中选举的簇头节点在监测区域内分布不均的问题,提出一种基于局部区域传感器网络节点分布数量控制簇头节点选举概率的算法HNDCRA。该算法通过对传感器网络检测区域的网格划分,计算出网格局部区域的传感器节点分布,并以此为依据确定传感器节点当选簇头的概率,来保证选举后每个网格都有簇头节点,且节点数量多的区域节点当选簇头概率较大,使得簇头随节点分布密度“均匀”,达到能耗均衡的目的。性能分析和仿真实验表明,与经典的LEACH协议相比,HNDCRA能够更好地将簇头“均匀”分布到网络区域,均衡全网能耗分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。     

无线传感器网络多种群蚁群优化路由算法*

从无线传感器网络自身的特点出发,在蚁群算法的基础上,提出了一种适合该网络的多种群蚁群优化路由算法(MACO)。该算法设计了一个新的能够均衡传输能量消耗和节点剩余能量的蚂蚁前向移动的选择概率模型,并且能得到多条优化路径,使得均衡网络的能量消耗。仿真实验表明,该算法能延长网络的生存时间,并且可以有效地缓解网络拥塞。