基于簇树的6LoWPAN无线传感器网络构建方案*

提出了基于簇树的6LoWPAN无线传感器网络构建方案,此方案提出以簇内节点数量为度量参数的簇生成算法,在簇生成算法中,总是簇内节点总数最多的簇首节点首先发起簇的生成过程,因此实现了簇首节点数量最小化。此外,本方案还提出了簇首节点及簇关联节点移动或失效时的簇及簇树的修复算法,即基于簇内节点的权值选举新的簇首节点或簇关联节点,以维护簇或簇树的拓扑结构,确保IPv6地址配置和路由的连续性及正确性。对本方案进行了性能分析,分析结果验证了其构建的网络结构稳定性更强,路由功耗更低。     

一种综合能量和节点度的传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络分簇过程中簇首耗能过快问题,提出了一种综合节点剩余能量和节点度数进行簇首选取的分簇算法ENCA(energy and node degree synthesized clustering algorithm).该算法在每轮的簇首选取中考虑了每个簇内所有节点的剩余能量和平均剩余能量,并在每个簇中依据节点的度数优化簇首的选择.在算法运行过程中,在保证网络连通的同时,避免了能量较低的节点当选为簇首.仿真结果表明,与LEACH算法和ACE算法相比,ENCA算法均衡了网络中节点的能量消耗,有效延长了网络寿命.     

无线传感器网络中基于能量约束的簇首多跳算法

针对无线传感器网络节点的能量有限的特点,在LEACH协议的基础上,提出了一种以剩余能量为参数限制中间节点选择的簇首多跳算法.算法在生成包括基站在内的所有簇首节点的最小生成树的同时,考虑作为中间节点转发数据的簇首的剩余能量,使簇首之间形成一个多跳的最优路径与基站进行通信,并且避免使用低能量节点.仿真结果表明,新提出的路由算法比LEACH更能减少和均衡能量消耗,从而延长了网络的生命周期.     

无线传感器网络中基于链路转发的拓扑控制算法

提出一种基于链路转发的混合分簇(LTHC)拓扑控制算法.该算法是在传统低功耗自适应集簇分层型(LEACH)算法的基础上,通过改变簇首的通信方式来降低能耗.算法主要思想是:在网络生成若干簇后,在簇首与SINK节点之间建立一条链路,并且链路节点为非簇首节点,簇首通过该链路转发数据到SINK节点.通过这种通信方式可以有效降低离SINK节点较远的簇首能量消耗,使得网络的能量消耗平均分布到网络其他节点上,从而延长网络的生命期,提高网络通信量.通过仿真,发现LTCH算法远远优于传统LEACH算法,在通信量和网络生存期上都有很大的提高.     

一种新的基于LEACH的WSN路由算法

研究无线传感器网络路由算法,无线传感器网络由能量有限的节点组成,因此高效节能的路由算法是无线传感器网络组网的基础.针对低功耗自适应分簇(LEACH)路由算法存在簇首节点选择不合理以及簇首节点与基站在远距离通信过程中能量消耗大的不足,提出了一种改进的LEACH路由算法.改进的算法在簇建立阶段的簇首选举过程中,引入节点剩余能量因素,且进行均匀分簇,有效地降低剩余能量较小和位置不佳节点成为簇首的可能性,均衡了网络的能量消耗,在簇稳定工作阶段,节点间的数据传输采用单跳和多跳相结合的通信方式,从而降低网络能耗.仿真结果表明,与传统的LEACH算法相比,改进的LEACH算法能量均衡性更好,并显著地延长了网络的存活时间.     

一种基于时间延迟机制的WSNs非均匀分簇算法

为减少无线传感器网络分簇路由协议中节点竞争簇首时多余的能耗,解决簇首能耗不均的问题,提出一种基于时间延迟机制的非均匀分簇算法。该算法使能量较多的节点被优先选为簇首,并提出了簇首竞争半径的计算方法,确保其数目稳定且位置均匀分布。成簇过程中,节点根据最小消费函数选择簇首,簇内成员加入时考虑簇首能量、二者距离以及簇首和汇聚节点角度等因素来均衡簇首能耗。仿真结果表明:算法能有效地均衡节点能耗,延长网络寿命,分别比CHTD和EEUC算法延长了35.1%和12.9%。     

一种具有提高成簇质量的WSN节能分簇路由算法

通过分析无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)分簇路由协议中簇首节点分布不合理的问题,提出了一种基于节点度数、节点间的相对距离和节点剩余能量的节能分簇路由算法。该算法在选择簇首时,充分考虑节点的度数和节点之间的相对距离,这样选择出的簇首不仅覆盖性能好而且在形成的簇中成员节点和簇首节点间的平均距离短,因此簇内通讯的代价小;同时该算法还考虑了节点的剩余能量,能量低的节点成为簇首的可能性降低。通过这样的方法选择簇首形成的簇提高了成簇的质量,进而提高了网络的整体性能,延长了网络的生存时间。在仿真过程中,本文通过计算得出了簇的理想最优情况,并与仿真结果进行比较,验证了本文算法的合理性。     

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。     

负载均衡的无线传感器网络的分簇路由算法

无线传感器网络分簇算法中,簇首肩负着收集、融合和传输数据的责任,影响整个簇的性能。簇首能量快速消耗,破坏了网络节点能量的均衡性。针对此,提出了一种负载均衡的分簇算法（LBCA）,由簇内成员和助理簇首帮助簇首完成任务。簇首选择阶段,通过两次筛选确定簇首的方法来控制簇首个数;簇内收集数据时结合蚁群算法寻找遍历簇内的最短路径,减小簇首能量消耗的压力;给Sink节点传递数据过程中,在簇内选择一个助理簇首来辅助簇首工作。仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络节点负载的能耗,提高网络的生命周期。     

负载均衡的无线传感器网络自适应分组成簇算法

分析了分簇路由协议中的经典低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)算法与分组成簇算法--SGCH的不足,提出了一种分布式分组成簇算法--AGCH。首先分布式随机生成候选组首,然后通过距离竞争将所有节点分为固定的分组;各分组选取簇首时,综合考虑节点的剩余能量及其簇内通信代价。仿真实验表明,该算法能有效均衡网络能耗,延长网络的稳定期。     

无线传感器网络中一种能量有效的簇头选举算法

在基于二层架构的无线传感器网络中，有效的簇头选举算法非常重要。一些现有的算法随机性很大，而另外一些只考虑了同构的情况，实用价值不大。该文提出了一种基于负载平衡的算法，该算法中簇头计算每个簇内成员预期做簇头后的生命期，然后把生命期最大的两个簇员选作新的簇头和新的候选簇头。通过模拟，将该算法与随机选取算法的实现效果进行比较，发现该算法延长了网络生命期。     

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。     

基于簇头功能分化的无线传感器网络成簇算法

以LEACH为基础演化而来的各类算法在簇头选举时始终包含有“随机选择”的成分,导致无线传感器网络在拓扑结构的优化和能量消耗的均衡上受到限制。从分化簇头功能和优化功能节点选举机制的角度出发,提出一种分化簇头功能的分布式算法,引入功能节点推荐机制,弱化簇头选举中的随机成分,分化簇头功能,将以往簇头管理节点、融合数据、转发信息的三大功能分别由管理节点、融合节点、转发节点3个功能节点来承担。仿真数据表明,提出的分簇算法能有效优化簇内拓扑结构、提高节点能量消耗均衡性,能够延长网络生存周期15％~20％。     

无线传感器网络节点可靠性分析

本文通过对现阶段无线传感器网络可靠性因素进行分析,对原有LEACH协议进行改进,提出了种新的节能、拓扑可靠的簇算法ERCTNA（Energy—effcient and reliable cluster algorithm for topology）。ERCTNA算法通过簇头辅助节点的设置和优化信息传输模式可以平衡簇头的能量负载,增加网络的拓扑可靠性。这种模式改善了传统无线传感器网络中长距离通信带来的能量过度耗损问题,有效的延长了整个网络的生命周期,提高了无线传感器网络的可靠性。     

异构WSN中基于改进哈里斯鹰的分簇算法

针对无线传感器网络中传统的低功耗自适应集簇分层型协议存在的节点能耗过高、网络生存周期短以及负载不均衡等问题, 本文提出了一种异构传感网络下的多目标簇头选举和基于模拟退火的哈里斯鹰路由优化算法(LEACH-MHO). 这种改进算法首先在计算节点最优阈值的基础上, 构建新的考量能耗和负载的适应度函数, 找到最优簇首节点, 保证簇首节点的均匀分布; 再建立基于哈里斯鹰优化器的路径选择策略, 同时嵌入模拟退火算法, 防止过早陷入局部最优; 最后使用评估函数筛选出可加入到最佳路径的簇头, 缩短簇头节点到基站的通信距离. 仿真实验数据表明, 与CREEP、LEACH-C、LEACH算法相比, 本文算法的网络生存寿命分别延长了22.18%、77.83%和180.52%, 能更有效地延长网络生存寿命.     

一种能量高效的非均匀分簇算法

针对无线传感器网络中的能量消耗不均衡问题,提出一种能量高效的非均匀分簇算法--EUCA。算法采取基于节点剩余能量的簇首选举策略,簇首采用非均匀分簇的思想来构建大小不等的簇,在构建簇间路由树时,综合考虑了邻近簇首的剩余能量、簇成员数目、相对自身的距离和相对基站的距离,以此来均衡簇首能量损耗。仿真结果表明,该算法有效均衡了网络能量损耗,延长了网络的生存周期。     

无线传感器网络分簇拓扑控制算法

通过对经典的分簇算法HEED和EEUC进行研究与分析,对它们不足之处进行了改进,提出了一种新的基于双簇首节能的无线传感器网络分簇拓扑控制算法,即DCHEB算法。该算法提出了一种新的簇划分方案,通过此方案可以对无线传感器网络进行合理分簇,使得簇首节点位于合适的位置上,平均了各个簇的节点个数,可以避免簇内的边缘节点过早死亡。最后通过理论分析和仿真工具验证了该算法对减少无线传感器网络的能量消耗和延长其生存时间有很好的作用。     

一种基于平均剩余能量的无线传感器网络分簇路由算法

The problem of node energy limitation in wireless sensor networks has a serious impact on network performance and network life. From the perspective of energy optimization, aiming at the unbalanced energy consumption caused by clustering mechanism of LEACH protocol clustering algorithm, a new improved algorithm is proposed, which takes the average residual energy as the main parameter, selects the appropriate cluster head, and obtains the optimal cluster head position and the number of cluster heads from the base station based on the understanding of the whole network nodes. When selecting a new cluster head, it is important to consider whether the residual energy of the node is larger than the global average residual energy, and the distance between the node and all the selected cluster heads is greater than the set value. MATLAB software is used for simulation experiment. The improved algorithm can effectively avoid the premature death of a cluster head node due to excessive energy consumption. It can further balance the energy consumption of the network as a whole, increase the network throughput and extend the network life.     

一种保障时延的簇间路由协议的节能高效研究

在无线传感器网络的簇间路由协议中,簇头单跳或者多跳通信,都会导致簇头能量消耗不均衡。为了均衡能量消耗,新的协议在LEACH-C协议基础上,引入一个有关距离的阈值,若簇头距离基站的距离小于该阈值,则进行单跳通信;若簇头距离基站的距离大于该阈值,则进行多跳通信,同时提出一种保证时延的簇间多跳路由协议（Distance and Delay Based Cluster Routing Protocol）DDCR协议。经过仿真实验,验证了该方法的可实现性,有效地降低了簇头节点的能量消耗,均衡了网络负载。