基于D-S证据理论的簇头结点确定算法

无线传感器网络中一个好的路由协议能够大大延长网络的生存时间,提高能量的利用效率。分簇路由协议是一种比较适合传感器网络的协议,但是一直没有一种比较成熟的分簇算法和簇头确定算法。为此,提出了采用部分结点进行表决,根据表决结果利用D-S证据理论最终确定簇头的方法。该方法既提高了计算效率又节省了结点的能量。     

基于时间片的无线传感器网络拓扑控制

LEACH通过分簇算法与功率控制两种拓扑控制方法有效地降低了无线传感器网络的能耗,延长了网络寿命.然而,在具备能量意识的PowerTOSSIM仿真实验中发现,LEACH往往在网络整体能量较多的情形下会出现少量结点过早死亡的现象.提出了基于能量意识的簇头选举方法和簇内基于时间片的动态活动结点(Active Node)负责机制,实现了网内各结点的能量负载均衡,通过大量仿真实验及相关工作的分析与比较,说明该方法有效克服了LEACH因簇规模大小不同而导致的结点能耗不均匀现象,从而延长了网络寿命.     

一种基于最小生成树的非均匀分簇路由算法

分簇式路由是无线传感器网络路由协议研究的重点,本文提出一种新的基于最小生成树的非均匀分簇路由算法,该算法利用EECS路由协议产生大小非均匀的簇,簇内结点通过单跳的方式将数据发送给簇首结点,所有簇首结点构成最小生成树路由网络,并通过树内结点的多跳通信,最终将数据发送给sink结点.实验证明,本文算法与EECS相比能够更加有效地降低整个网络的能量消耗,延长网络的生命周期.     

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。     

改进的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络中不均匀分簇引起能量空洞的问题,提出了改进的无线传感器网络非均匀分簇路由算法。该算法先根据节点剩余能量、节点到基站的距离、节点“度”和节点到簇头的距离等因素选举簇头;没有成为簇头的节点选择加入到距离最近的簇头所在的簇中,从而将整个网络划分为大小不等的簇;然后簇头再根据簇头剩余能量、簇头到基站的距离构造基于最小生成树的最优传输路径;通过簇内节点单跳、树内簇头多跳通信的方式将数据最终传输到基站。仿真结果表明,该路由算法能有效节约能量和均衡节点能耗,从而延长网络的生命周期。     

基于LEACH协议的能量优化方法

针对低功耗自适应聚类协议产生的整体能耗不均及网络生命周期短的问题,提出一种改进的能量优化方法。结合能量模型、节点发送及融合数据的综合能耗计算簇头比例;利用节点剩余能量与节点基站间的距离,优化成簇阶段中簇头选取阈值公式。在普通节点入簇阶段,引入簇规模密度,避免簇规模差距过大,采用就近原则与簇密度规模更新簇头。在数据传输阶段,引入“热区”边界对簇头分类,不同类簇头采用不同的数据传输方式。仿真结果表明,所提方法能均衡网络能耗且延长网络生命周期。     

基于双簇头的WSNs非均匀分簇路由算法

无线传感器网络由大量密集部署的传感器节点组成，通过节点间的相互协作才能完成工作，因此传感器节点之间的协作非常重要。针对分簇结构无线传感器网络簇头间能耗不均衡导致的“热区”问题，提出一种基于双簇头的新型路由算法NCDH。通过将网络虚拟分区实现网络不均匀分簇，并依据节点的剩余能量、节点与基站的距离、节点度等因素，在簇内选取主、副双簇头节点负责数据处理和转发。在网络运行阶段，根据主簇头的运行状态确定是否启动副簇头，以保证网络能量均匀消耗。在数据传输阶段综合考虑节点与中转节点的距离以及中转节点的剩余能量，从而选出最佳中转节点。实验结果表明，与DEEC、MRDC、GURCP等算法相比，NCDH算法有效改善了网络的“热区”问题，延长了网络的生存时间。     

ERSN:一种高效鲁棒的超结点对等网络

超结点对等网络利用对等结点的异构性解决了低带宽结点带宽瓶颈问题,但目前超结点对等网络的构建协议效率低且网络拓扑鲁棒性弱.提出一种高效鲁棒的超结点对等网络ERSN,采用基于漫步算法的结点采样协议,估计网络需求,构建高效的超结点对等网络,并建立叶结点间的应急连接,增强超结点对等网络的鲁棒性.模拟实验证明,与Gnutella0.6超结点对等网络比较,ERSN网络中负责处理定位请求的结点数目最多减少了76%,并在多个超结点和叶结点同时离开网络的情况下,将文件定位命中率最大提高了36.4%.     

无线传感器网络簇头优化分簇算法及其性能仿真

基于对LEACH等算法的研究,提出一种传感器网络分簇算法——簇头优化分簇算法。它将节点周期性划分为数个在地理位置上分布均匀的“临时簇”,然后分别在每个临时簇内选择簇头;簇头选择时,遵循保护最低能量节点的原则,即要求所选簇头尽量靠近剩余能量最低的节点。仿真结果表明,与LEACH相比较,该算法能保证簇头较均匀分布在网络中,推迟第一个死亡节点出现的时间,同时也提高了基站接收的数据量。     

无线传感器网络的一种双簇头设计的拓扑控制算法

文章提出了一种双簇头设计的方法,它在同一个簇中选择两个簇头:一个为正式簇头,负责收集和融合簇内的数据;另一个为辅助簇头,负责路由簇间的数据.仿真结果证明,该方法在不增加算法复杂性的基础上,有效的实现了网络的负载均衡,延长了网络的生存时间.     

一种分布式能量高效的WSNs非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络(WSNs)多跳通信方式中存在的"热区"问题,提出了一种分布式的、能量高效的非均匀分簇(DEEUC)路由协议。该协议将节点的剩余能量作为簇首选择的一个重要指标,候选簇首由上轮簇首根据簇内成员节点的剩余能量指定,候选簇首能否最终成簇首也是其能量竞争的结果。在DEEUC协议中,簇首以多跳的方式与基站进行通信并选择正向单位能耗最小的邻居簇首作为路由节点以节约能耗。仿真实验表明:DEEUC能较好地提高网络能效,延长网络生存时间。     

基于簇头优化的自供能无线传感网络路由算法

针对能耗均衡的自供能无线传感器网络分簇算法（EBCS）节点在选举簇头时没有能量的阈值限制,导致能量较低的节点可能当选簇头,并且簇头节点只能担任一轮次,致使能量充足的节点无法继续连任,同时EBCS没有基于自供能这一特点考虑死亡节点复活后的选举机制的问题,提出了一种基于簇头优化的自供能无线传感器网络分簇路由算法（CCOS）。首先,对簇头选举时的能量阈值进行优化,限制了能量不能胜任簇头的节点参选;其次,引入并改进了簇头连任机制,使簇头节点结合自己的能量补给水平来决定自己能否在下一轮连任簇头;然后,提出了阈值敏感的节点复活机制,通过设置软、硬复活阈值让死亡节点在积累达到相应能量阈值时复活。实验结果表明,在不同的能量补给场景下,CCOS与EBCS相比,当前网络中的可用节点数提高了约8%,数据传输成功率提高了约5%。CCOS可以更合理地利用再生能源,有助于自供能传感网络的部署。     

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...     

无线传感器网络低功耗自适应分簇协议

低功耗自适应分簇(LEACH)协议随机循环地选择群首节点将网络能耗平均分配到每个传感器节点中,但并没有考虑每个节点的剩余能量。为了避免能量较少节点因为当选为群首较快消耗能量而过早死亡,提出了一种LEACH-New节能算法,根据能量概率选取剩余能量较多的节点作为群首并确定最佳群首个数,群首收集数据并融合后采用单跳和多跳相结合的方式将数据转发给基站。这样解决了LEACH协议能量较少节点当选为群首和群首负载过重的问题,从而延长网络生存时间。仿真结果表明,改进后算法有效地减少了网络能量消耗,保证了网络负载的平衡。     

煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究

针对现有的基于能量均衡的无线传感器网络路由协议不适应煤矿采空区应用的问题,提出了一种非均匀分簇能量均衡路由协议,即UCEB-CMF协议。该协议原理如下:优化候选簇首的选择机制,有效保证剩余能量大的传感器节点优先成为候选簇首;改进非均匀竞争半径的计算公式和候选簇首的竞争方法,在考虑剩余能量的基础上,增加了对簇首节点到Sink节点距离的考量,从而实现能耗均衡;针对煤矿采空区传感器节点易消亡的特点,提出了一种多路径路由算法,从而实现数据传输的持续性。仿真结果表明,该协议能有效均衡传感器节点能耗,延长无线传感器网络的生存期,适用于煤矿采空区。     

无线多跳传感器网络中一种自适应分簇策略

以无线多跳传感器网络中的能量消耗模型为基础,提出一种能量均衡分簇策略.该策略利用几何规划原理,通过节点的能量水平和距离向量来调节其成为簇头的概率,并进一步调节簇的大小.仿真结果表明,与HEED(hybrid,energy-efficient,distributed clustering approach)协议相比,该策略使网络的生命周期和稳定周期分别提高了21%和40%以上.     

基于能量优化的无线传感器网络分簇路由算法研究

无线传感器网络的路由协议设计要同时关注单个节点的能耗及整个网络能量的均衡消耗.分簇算法能有效解决节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题.在分析了传统分簇路由LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)协议中选择簇头算法不足和当前一些典型基于LEACH思想的路由改进算法...     

一种能量均衡的无线传感器网络分簇路由协议

由于无线传感器网络节点能量有限,为均衡无线传感器网络节点之间的能量消耗,提高整体网络的生命周期,针对LEACH协议中簇首选举时未考虑节点剩余能量因素、随机分簇等不足,提出了一种改进的LEACH协议.改进的LEACH协议在簇首选举时,以节点的剩余能量作为重要参考依据,优化节点担任簇首的概率.仿真结果表明,与传统的LEACH协议相比,改进的LEACH协议达到了能量消耗均衡的目标,从而延长了网络的生存寿命.     

Distributed clustering algorithms for data-gathering in wireless mobile sensor networks

One critical issue in wireless sensor networks is how to gather sensed information in an energy-efficient way since the energy is a scarce resource in a sensor node. Cluster-based architecture is an effective architecture for data-gathering in wireless sensor networks. However, in a mobile environment, the dynamic topology poses the challenge to design an energy-efficient data-gathering protocol. In this paper, we consider the cluster-based architecture and provide distributed clustering algorithms for mobile sensor nodes which minimize the energy dissipation for data-gathering in a wireless mobile sensor network. There are two steps in the clustering algorithm: cluster-head election step and cluster formation step. We first propose two distributed algorithms for cluster-head election. Then, by considering the impact of node mobility, we provide a mechanism to have a sensor node select a proper cluster-head to join for cluster formation. Our clustering algorithms will achieve the following three objectives: (1) there is at least one cluster-head elected, (2) the number of cluster-heads generated is uniform, and (3) all the generated clusters have the same cluster size. Last, we validate our algorithms through an extensive experimental analysis with Random Walk Mobility (RWM) model, Random Direction Mobility (RDM) model, and a Simple Mobility (SM) model as well as present our findings.     

分簇无线传感器网络中的密钥分组管理方案研究

由于无线传感器网络中节点有限的处理能力、内存和电源,使得传统密钥技术无法直接应用到传感器网络中,因此安全成为这类网络的一大挑战;但是,仅仅为了节约能源而设计的密钥管理方式可能不能成为一个合适的安全框架;在这里我们提出了一种安全的密钥分簇管理方案,按传感器节点在部署区域内测量信号的安全等级不同把节点分成两类:sink节点和普通节点,Sink节点除了对环境数据进行测量还具备对网内数据进行初步处理的能力,而普通节点仅测量环境数据及传输.