交通路灯监控系统的无线传感网链状路由算法

在交通路灯监控系统中为节省网络节点能耗和降低数据传输时延,提出一种无线传感网链状路由算法(CRASMS)。该算法根据节点和监控区域的信息将监控区域分成若干个簇区域,在每一个簇区域中依次循环选择某个节点为簇头节点,通过簇头节点和传感节点的通信建立簇内星型网络,最终簇头节点接收传感节点数据,采用数据融合算法降低数据冗余,通过簇头节点间的多跳路由将数据传输到Sink节点并将用户端的指令传输到被控节点。仿真结果表明,CRASMS算法保持了PEGASIS算法在节点能耗方面和LEACH算法在传输时延方面的优点,克服了PEGASIS算法在传输时延方面和LEACH算法在节点能耗方面的不足,将网络平均节点能耗和平均数据传输时延保持在较低水平。在一定的条件下,CRASMS算法比LEACH和PEGASIS算法更优。     

基于最小费用最大流的无线多媒体传感网多路径路由算法

为了解决多媒体数据的实时传输和网络生存时间优化问题,提出基于最小费用最大流的无线多媒体传感网多路径路由算法(MRAMCMF).MRAMCMF分析了数据传输能耗、节点剩余能量和最小数据传输时延,提出了新的权值函数,并利用最小费用最大流算法构建多路径的数据路由方案.所有多媒体传感节点沿着多个传输路径将数据传输到sink节点.仿真结果表明,该算法能延长网络生存时间,降低和平衡节点能耗,降低数据传输时延,在一定的条件下,比Ratio_w算法和TPGF算法更优.     

基于能量优化路由算法的猪舍环境监控系统

针对常规的大型猪舍场地面积大、环境复杂、控制对象多、布线杂乱等现象,提出了一种基于移动协调节点路由算法的猪舍环境监控系统。此系统包括一台ARM-Linux现场控制器,一台远程监控终端以及由各类传感器、加温器、加湿器等设备组成的无线传感网络。为了延长系统中无线传感网络的寿命,文中对网络的路由算法进行研究,在LEACH算法的基础上,对簇头与协调节点之间的传输距离上做了优化处理。通过协调节点的移动来缩短协调节点与簇头的通讯距离,从而改善了的簇头的能耗过快问题,形成了一个适合应用到猪舍环境监控系统中的新算法。仿真实验表明,该算法降低了簇头的能量消耗速率,最大程度避免了死亡节点的过早产生,提高了网络的寿命和传输效率。     

无线传感器网络簇类路由协议的研究

介绍了无线传感器网络的概念、特点和应用,以及无线传感器网络中几个代表性的簇类路由协议,包括LEACH以及由LEACH稍加改进的LEACH—EE、DEEAC、LEACH—NEW、LEACH—C,TEEN,PEGASIS。这几种协议都使用了簇的概念,基于不同的应用,在簇头选择、簇内数据传输、簇头间数据传输等方面各有特色。分别介绍了这几种路由算法的基本原理、优缺点,以及它们之间的异同。最后,根据衡量无线传感器网络性能的一些重要标准进行了比较和总结。     

基于TinyOS的无线传感器网络LEACH算法的改进

LEACH协议是无线传感器网络中最流行的分簇路由协议之一.针对LEACH算法簇分布不均匀以及网络能耗不均衡等问题提出了一种高效节能多跳路由算法.在簇建立阶段,新算法根据网络模型计算出最优簇头间距值,调整节点通信半径以控制簇的大小,形成合理网络拓扑结构;在数据传输阶段,簇头与基站之间采用多跳的通信方式,降低了节点能耗.在TinyOS操作系统下,使用nesC语言设计实现了LEACH-EEMH算法.基于TOSSIM平台的仿真结果表明,新算法较LEACH算法在均衡网络能耗、延长网络寿命方面具有显著优势.     

基于最优簇头数和三段路由的改进型LEACH算法

LEACH协议可延长无线传感器网络的使用寿命,提高信息传输量.但是研究发现基站距离网络区域愈远,LEACH协议的效果愈差,网络价值愈小.故本文提出了一种基于最优簇头数和三段路由的改进型LEACH算法,以克服基站位置对网络寿命和信息传输量的影响.该算法依据不同WSN的传感器节点数目,预先计算出理论上最优的簇头数目,残余能量最高的簇头将被选举为唯一的高层簇头,形成节点—簇头—高层簇头—基站的三段数据路由.实验结果表明,与LEACH协议相比,当传输距离小于距离阈值时,该算法有效提升了节点能耗的均衡性,推迟首节点死亡时间,从而提高信息传输量;当距离超过阈值后,网络寿命和信息传输量显著提高,算法优势更为明显.     

LEACH协议的改进与仿真分析

在深入分析无线传感器网络路由协议设计目标的基础上,由于低功耗自适应分簇路由协议（LEACH,Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）簇头既要融合簇内节点发送来的数据又要将处理后的数据发送给基站,导致能量消耗较大。因此融入负载平衡和簇内成链的思想对LEACH协议进行改进,通过贪婪算法使簇内节点数据传输采用链式传输,让簇头工作时间尽量延长,使簇的稳定阶段时间提高,全网节点负载均衡。通过NS2对改进的LEACH协议进行仿真分析,结果表明改进的LEACH协议网络寿命极大延长。     

基于遗传算法和蚁群算法的LEACH改进协议

针对无线传感器网络低功耗自适应集簇分层(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy, LEACH)路由协议因能耗不均衡导致节点过早死亡的问题,提出了一种基于遗传算法和蚁群算法改进的LEACH路由协议。在分簇阶段,通过遗传算法选举合理的簇头节点并根据节点的分布划分簇群;在数据传输阶段,通过蚁群算法使簇头节点尽可能选择能量充足且距离较短的路径进行数据传输。仿真结果表明,与传统的分簇路由协议LEACH和LEACH-C相比,改进算法可以使网络的能量消耗更加均衡,并延长网络的生命周期。     

基于改进PSO的铁路监测线性无线传感器网络路由算法

为了解决铁路监测场景中线性无线传感器网络的节点间能耗不均衡导致的网络生命周期短、数据传输时延大的问题,提出了一种基于粒子群优化理论和广度优先搜索的路由算法。以候选簇头节点的相对能耗、簇头间距和簇头负载为指标构建适应度函数,通过调整惯性权重系数增强粒子群算法局部搜索能力,获得簇头最优解集;构建能耗与时延驱动的路径成本函数,基于广度优先搜索获得源节点到sink节点的最优主路径;设计基于Markov决策过程（MDP）模型的Q-learning备选路径更新与路由维护机制。仿真结果表明,所提算法能够有效均衡节点间能耗,在延长网络生命周期和降低数据传输时延方面具有较优的性能。     

三维水声传感器网络能量高效路由算法

针对三维水声传感器网络,在研究水声信道能耗特性的基础上,设计了一种能量高效的路由算法Hybrid LEACH。它基于经典的LEACH算法,而在簇间传输中使用一种树状路由取代簇头与汇聚节点直接通信,减少了簇头节点的能耗,达到延长网络生存时间的目的。仿真结果显示,Hybrid LEACH算法在网络规模较大的情况下可以有效延长网络生存时间。     

A new algorithm for cluster head selection in LEACH protocol for wireless sensor networks

In wireless sensor network, a large number of sensor nodes are distributed to cover a certain area. Sensor node is little in size with restricted processing power, memory, and limited battery life. Because of restricted battery power, wireless sensor network needs to broaden the system lifetime by reducing the energy consumption. A clustering‐based protocols adapt the use of energy by giving a balance to all nodes to become a cluster head. In this paper, we concentrate on a recent hierarchical routing protocols, which are depending on LEACH protocol to enhance its performance and increase the lifetime of wireless sensor network. So our enhanced protocol called Node Ranked–LEACH is proposed. Our proposed protocol improves the total network lifetime based on node rank algorithm. Node rank algorithm depends on both path cost and number of links between nodes to select the cluster head of each cluster. This enhancement reflects the real weight of specific node to success and can be represented as a cluster head. The proposed algorithm overcomes the random process selection, which leads to unexpected fail for some cluster heads in other LEACH versions, and it gives a good performance in the network lifetime and energy consumption comparing with previous version of LEACH protocols.     

WSN中一种基于LEACH的协同通信算法的研究

近年来,协同通信在无线传感器网络中取得了很大的应用,重点分析和研究了一种基于低功耗自适应集簇分层型协议（LEACH）的协同通信算法;在该算法中,通过选择合适的协同节点来发送数据可以有效的减少簇头节点的能量消耗,并且与多跳传输相比,又节省了路由更新耗费的能量,实验仿真证明基于LEACH的协同算法（LEACH-COOP）在能量消耗上与LEACH和基于LEACH的簇头多跳算法（LEACH-MH）相比表现出了更优的性能。     

基于改进SSA优化WSN分簇协议

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的路由协议是无线传感器网络领域中的一个研究热点.针对LEACH协议的不足,提出一种基于自适应t分布改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)的改进LEACH协议(LEACH?ISSA),以解决...     

基于改进LEACH的多簇头分簇路由算法

为了降低无线传感器网络(WSN)的能耗,延长网络的生存周期,提出一种多簇头双工作模式的分簇路由算法.算法对低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议作了以下改进:采用多簇头双工作模式来分担单簇头的负荷,以解决单簇头因能耗较大而过早消亡的问题;选举簇头时充分考虑节点位置和节点剩余能量,并应用粒子群优化(PSO)算法优化簇头的选举,以均衡网络内各节点的能耗;建立簇与簇之间的数据传输路由,以减少簇间通信的能耗.仿真结果表明,算法有效降低了网络的能耗,延长了网络的生存周期.     

An Energy-Efficient Routing Protocol for Event-Driven Dense Wireless Sensor Networks

The routing energy efficiency of a wireless sensor network is a crucial issue for the network lifetime. In this article, we propose MICRO (MInimum Cost Routing with Optimized data fusion), an energy-efficient routing protocol for event-driven dense wireless sensor networks. The proposed routing protocol is an improvement over the formerly proposed LEACH and PEGASIS protocol, which is designed to be implemented mainly with node computations rather than mainly with node communications. Moreover, in the routing computation the proposed scheme exploits a new cost function for energy balancing among sensor nodes, and uses an iterative scheme with optimized data fusions to compute the minimum-cost route for each event-detecting sensor node. Compared to the PEGASIS routing protocol, MICRO substantially improves the energy-efficiency of each route, by optimizing the trade-off between minimization of the total energy consumption of each route and the balancing of the energy state of each sensor node. It is demonstrated that the proposed protocol is able to outperform the LEACH and the PEGASIS protocols with respect to network lifetime by 100–300% and 10–100%, respectively.     

A novel residual energy‐based distributed clustering and routing approach for performance study of wireless sensor network

Non‐uniform energy consumption during operation of a cluster‐based routing protocol for large‐scale wireless sensor networks (WSN) is major area of concern. Unbalanced energy consumption in the wireless network results in early node death and reduces the network lifetime. This is because nodes near the sink are overloaded in terms of data traffic compared with the far away nodes resulting in node deaths. In this work, a novel residual energy–based distributed clustering and routing (REDCR) protocol has been proposed, which allows multi‐hop communication based on cuckoo‐search (CS) algorithm and low‐energy adaptive‐clustering–hierarchy (LEACH) protocol. LEACH protocol allows choice of possible cluster heads by rotation at every round of data transmission by a newly developed objective function based on residual energy of the nodes. The information about the location and energy of the nodes is forwarded to the sink node where CS algorithm is implemented to choose optimal number of cluster heads and their positions in the network. This approach helps in uniform distribution of the cluster heads throughout the network and enhances the network stability. Several case studies have been performed by varying the position of the base stations and by changing the number of nodes in the area of application. The proposed REDCR protocol shows significant improvement by an average of 15% for network throughput, 25% for network scalability, 30% for network stability, 33% for residual energy conservation, and 60% for network lifetime proving this approach to be more acceptable one in near future.     

无线传感器网络分簇路由协议研究

在无线传感器网络中,分簇型路由在路由协议中占据重要的地位,该协议方便拓扑结构管理,能源利用率高,数据融合简单。文章从簇头生成、簇形成和簇路由3个角度对典型的分簇路由算法LEACH,HEED,EEUC,PEGASIS进行了系统描述,从网络生命周期和节点存活数量等方面,对比了其优缺点,结合该领域的研究现状,指出了未来研究的方向。     

基于能量均衡的LEACH协议的研究

无线传感器网络节点能量有限,因此为了避免由于节点的能量不足而造成网络瘫痪,在组网过程中必须要充分考虑到节点能量的情况,Leach协议是其中一种典型的网络分簇路由协议。针对传统leach协议在分簇过程中未能考虑网络内节点能量以及簇首数量的基础上,提出一种新的簇首选取优化算法,旨在达到均衡网络能量、延长网络生命周期的结果。经OPNET仿真表明,该算法能快速选择簇首、节省节点能量以及均衡网络的能量分布,最后有效地延长网络的生命周期。     

一种基于LEACH的改进分簇路由协议

经典LEACH算法在每轮数据传输过程中,所有子节点均向汇聚节点传输数据,成员节点充当簇头次数不均匀,导致信息冗余与节点能量浪费,使网络生存时间变短。针对这一问题,提出了一种基于部分成员节点随机转发机制的分簇算法,让子节点在数据传输过程中,按照均匀分布规律,选择部分节点工作。仿真结果显示,与经典的LEACH算法相比,改进后的协议延长了约38%的网络寿命,推迟了第一节点死亡时间约13%,大大地降低了能耗。在大规模网络仿真方面,优势更明显。