基于分簇算法能量优化的研究

分簇算法是有效解决无线传感器网络节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题的主要方法之一.分簇算法中簇群成员节点和簇首的通信方式与簇群的拓扑结构决定整个簇群的能量消耗速度.通过建立簇半径与能量消耗关系模型,基于不同的约束条件和优化目标,优化簇半径取值使网络能耗达到最小化.方法仿真结果表明选取适当的分簇半径能够减少网络的能量消耗,均衡网络负载,延长网络的生存期,对无线传感器网络的能量优化设计有一定的参考价值.     

基于适应度的簇划分算法研究

延长网络生存期、减少网络能量消耗是传感器网络一项重要性能指标,分簇方案是实现该目标的主要方法之一.通过分析影响簇状网能耗的主要能耗参数,引入节点适应度模型,并该模型运用到簇划分算法中,优化网络能量效率.算法是分布式簇划分算法,在簇划分过程中,通过比较节点局部区域能量比、通信代价比、节点度数综合能耗因素,决定簇首节点和成簇规模.仿真结果表明该算法能够降低簇间的通信重叠,均衡网络负载,与几种算法比较适应度分簇算法使网络生存时间增加的幅度虽然不是很大,但是使网络系统的稳定时间比其他2种能量有效的算法延长了近20%左右.     

一种基于能量均衡的无线传感器网络协议

无线传感器网络协议LEACH中提到了分簇的思想,能够有效的减少节点在通信中的能量消耗,延长网络的生存时间.为了更有效的减少节点的能量消耗,延长网络的生存时间,可以在分簇的算法中采用能量均衡的思想,同时簇头收集数据后通过一棵路由树向汇聚节点发送数据.实验表明采用基于能量均衡的分簇算法的无线传感器有更好的整体性能和网络生存时间.     

节点密度自适应的传感器网络加权分簇算法

无线传感器网络的分簇密度不确定会导致网络的有效性降低、生存周期减少等问题.提出了一种节点密度自适应的传感器网络加权分簇算法,通过设定权值.将节点的节点度、与邻节点的平均距离及节点的剩余能量考虑在内,保证综合性能最好的节点成为簇头.再通过控制簇头发射功率使簇内节点密度控制在合理范围内.该分簇算法优化了簇头选择,均衡了网络节点的能量消耗,延长了网络的生命周期.最后通过仿真进一步验证该分簇算法的性能.     

WSN中基于学习自动机的簇头选举算法

为均衡无线传感器网络节点能耗和网络负载,提出了一种基于学习自动机的簇头选举算法.该算法考虑节点的能量消耗及其与邻居节点的状态信息,在选举簇头时,通过把节点的剩余能量与平均能量相比较以及把节点的相互距离与平均距离比较,来更新学习自动机选择动作概率,以提高有利节点选举为簇头的概率.仿真结果表明,该算法在簇头的分布上更加合理,同时也减少了网络的能量消耗,延长了网络生存期.     

粒子群优化的无线传感器网络仿真研究

研究优化无线传感器问题,针对延长传感器网络的寿命,保证簇的平均分布,提高簇的负载均衡,从而减少能量消耗.传统算法在确定簇首过程中由于忽略了邻居节点的状态信息,容易导致簇内节点过早的出现盲节点现象,从而降低网络的生存时间.要解决上述问题,延长网络生命周期和有效降低能耗,提出一种粒子群优化的无线传感器分簇算法.在充分考虑了簇内邻居节点的能量和距离分布信息的前提下,通过粒子群优化分簇和簇首选择,并进行仿真.仿真结果表明,与LEACH算法相比,算法能有效地均衡网络节点的能量消耗和显著地延长网络寿命,并有效地避免了盲节点现象的过早发生.     

一种基于簇头选择模型的无线传感器网络分簇算法

针对分层结构的无线传感器网络,本文提出了一种分簇算法.节点通过簇头选择模型来决定自己是否被选为簇头.簇头选择模型由节点度(ND)和剩余能量(RE)共同决定.从而提高了网络体系结构的稳定性,减少计算和通信开销.所述分簇算法不仅优化了簇头选择,还均衡整个网络节点的能量消耗,进而延长网络的生命周期.最后通过理论分析和仿真进一步验证该分簇算法的性能.     

无线传感器网络中带粒子群优化的分簇节点睡眠调度算法

为延长无线传感器网络的生命周期,提高节点能量利用率,将分簇算法与睡眠调度算法相结合,提出一种无线传感器网络中带粒子群优化的分簇节点睡眠调度算法.该算法采用二进制编码机制,引入遗传算法的变异和交叉算子,同时考虑网络覆盖保持和能量消耗减少优化目标,构造一个相应的离散粒子群优化方法.仿真实验结果表明,文中算法能较好地减少能耗和保持网络覆盖,有效延长网络的生命周期.     

基于粒子群优化的非均匀分簇路由算法

为了解决无线传感器网络分簇路由算法中存在的“热区”问题和簇头选取问题,设计了一种自适应粒子群优化的非均匀分簇路由算法。首先通过候选节点与汇聚节点之间的距离计算竞争半径并构造出大小不等的多个簇,然后根据簇规模引入优化的粒子群算法,评价节点剩余能量和节点之间的距离等因素选取最终簇头,以剩余能量较多的簇头作为下一跳,形成以汇聚节点为根节点的多跳路由。仿真结果表明,与LEACH算法和EEUC算法相比,所提算法网络生存期分别延长了34%和16%,平均能量消耗分别减少了22%和12%,有效地减少了网络节点的能量消耗。     

无线传感器网络中跨层优化的分簇算法

针对无线传感器网络中节点能量受限问题,提出一种跨出优化的无线传感器网络分簇算法,根据跨层分析方法计算得到的簇数目,将网络区域划分为非均匀的虚拟单元格,采用能量有效策略组织成簇,均衡网络能量消耗.仿真实验证明,采用跨层的方法计算的簇数目可以有效降低节点的能量消耗、延长网络的生存周期.     

无线传感器网络寿命的一种新定义方法

无线传感器网络是一种能量受限型网络,降低能量消耗、延长网络寿命是无线传感器网络设计的主要目标之一,网络寿命也是评价设计方案性能的重要指标。寿命定义方式对传感器网的设计,尤其是通信协议、任务调度机制的设计具有非常重要的影响。采用的寿命定义不同,网络的设计目标就不相同,针对同一个设计方案的分析结论也可能差别巨大。该文在总结分析传感器网寿命现有定义的基础上,从衡量传感器网络为用户提供服务能力的角度出发,提出了一种基于网络有效覆盖率的寿命定义方法,并对网络寿命的测定流程和仿真过程中的两个关键问题提出了解决方案。     

一种高跟踪质量保证的预先节点选择策略

为保证传感器网络节点高质量的目标跟踪效果,采用在目标移动的方向上提前选择一些节点进行监控的策略,保证当目标移动到新的位置时总有监测节点进行持续的监测,使这些监测节点总是离目标最近,感知质量最高;该策略依据网络能量消耗的不均衡性,在能量有剩余的区域提前唤醒更多的节点,而在能量消耗紧张的区域少唤醒节点,与其他策略相比并没有降低网络寿命。通过实验性能分析对比表明：该策略可以在不降低网络寿命的前提下大幅度提升跟踪质量。     

异构传感器网络的分布式能量有效成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间.研究了异构传感器网络中成簇算法在节省能量方面的性能,提出一种适应异构无线传感器网络的分布式能量有效的成簇方案.此方案基于节点剩余能量与网络节点的平均能量的比例来选举簇头节点.较高初始能量和剩余能量的节点比低能量节点拥有更多的机会成为簇头节点,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.模拟实验结果显示,与现有的重要成簇方案相比,新的成簇算法在异构网络下提供了更长的网络生存时间和更大的网络有效吞吐量.     

移动传感器网络中能量均衡分簇及移动策略

无线传感器网络各节点能量有限,如果数据收集节点（Sink）能够移动,则可以大大节约节点能量,从而延长网络的寿命。首先提出一种能量均衡的分簇算法,根据节点地理信息进行分簇,使得节点耗费总能量尽可能小的同时,使各簇能量消耗基本平衡;在此基础上提出一种Sink 移动策略,Sink 优先选择能量较充足的簇收集信息。仿真结果表明,与传统的随机移动算法相比,提出的算法能够显著平衡各族之间的能量消耗,并减少总的网络能量消耗,从而提高网络的寿命。     

无线传感器网络生存期优化体系研究

提出了系统设计全生命周期的网络生存期优化体系模型,该模型利用先验统计信息将不同的应用与优化算法统一起来,并以评估结果作为反馈调节网络使之达到网络生存期最大限度的优化;构建了一种优化体系的具体评估模型,利用网络能耗分布量化具体应用服务需求,使用网络能量分布度量网络服务能力,并通过量化结果计算网络能量浪费的上限;给出了一种网络密度调节方法,用以发现有利于生存期优化的网络密度分布规律,并对该方法的收敛性以及解的有效性进行了理论证明.模拟实验结果表明该评估模型和密度调节方法可以有效控制网络能耗分布,发现有利于延长网络生存期的密度规律,从而验证了网络生存期优化体系的有效性.     

DAR: An energy-balanced data-gathering scheme for wireless sensor networks

A wireless sensor network faces special challenges due to its inherent features, such as the limited energy. The energy constraint drives research on how to utilize energy efficiently to prolong the lifetime of the network. Because a sink node takes the responsibility of collecting data from other nodes, a usual conception is to transfer data towards the sink node by multihop. However, conventional data-gathering schemes based on the conception give rise to the hotspot problem because of the nodes that run out of their energy sooner than other nodes, which results in accelerating the end of the whole network. The closer sensor nodes are to the sink, the more quickly they exhaust their energy, which leaves an upper bound to the lifetime of the whole network. Because of the bottleneck nodes, the network loses its service ability regardless of a large amount of residual energy of the other nodes. In this paper, we propose a novel data-gathering scheme, DAR, to handle the hotspot problem, in which all the nodes participate in the workload of gathering data from the whole network and transferring the data directly to the sink. In our scheme, the forwarding behavior of all the nodes is scheduled to balance their burden of aggregating and transmitting the network data and the nodes may send their data back against the sink, which differs from the conventional schemes. We performed simulation experiments to evaluate the performance of the DAR scheme, and the results show that our data-gathering scheme can balance the energy consumption among all the nodes and extend the network lifetime notably.     

HDEEC：面向异构网络的一种基于簇路由协议

有效地使用传感节点的能量进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇方案是面向同构网络.为此,面向异构网络,提出基于簇的分布式能量有效路由HDEEC(heterogeneous WSN distributed energy-efficient clustering)协议.HDEEC协议首先提出异构网络模型,考虑了普通节点、特优节点和超特优节点三级能量节点;然后,提出能量消耗模型;最后依据这两个模型,提出了簇头选择方案.HDEEC协议以平衡、有效方式动态改变节点被选为簇头的概率.仿真结果表明,提出的HDEEC协议能够有效延长网络寿命,比DEEC、DDEEC的网络寿命分别提高了72％、68％.     

无线传感器网络中基于能量探测的节点调度算法

针对无线传感器网络（WSNs）能量分布不均匀的特点,在邻居信息随机调度算法基础上,提出了一种能量探测调度算法。通过探测区域能量并修正网络能量,使网络能量平衡。仿真结果显示：在保证一定覆盖率和能量平衡的同时可以延长整个网络的寿命。     

基于Merkle散列树的无线传感器网络实体认证协议

针对无线传感器网络节点能量、计算和存储有限的特点,以及公开密钥算法和数字签名实施认证耗能多的不足,提出一种适用于无线传感器网络的基于分簇的Merkle散列树实体认证协议(CMAS).该协议利用Merkle散列树的思想,可获得有效的安全认证策略;结合网络分簇技术,使得协议更实用;并且只使用对称密钥算法,避免了采用公开密钥算法实施数字签名计算量大的问题,有效地降低了认证的时延、增大网络生存期和提高了安全性.仿真实验证明该协议的有效性.     

传感器网络中基于路由关键点的结点调度机制

无线传感器网络是由大量低能量、短寿命、不可靠的传感器结点组成的,延长网络寿命是一个主要的目标。良好的结点调度算法可以在保证网络性能的前提下,延长系统的寿命。据此提出了一种结点调度算法,通过关掉一些冗余的结点,降低整个系统的能量消耗,由此增加系统的寿命。该算法既保证了网络区域的覆盖范围,又维持了一些路径上的关键点,以便进行路由的时候不会中断。