基于能耗量化传导的WSN路由探测算法

为了降低无线传感器网络(WSN)路由节点的能量损耗,提高网络的寿命周期,需要进行路由节点的优化分布设计。传统方法采用CSMA/CA有限竞争的信道分配模型进行WSN的路由探测算法设计,实现能量均衡,在节点规模较大和干扰较强时,节能的能耗开销较大。提出一种基于能耗量化传导的WSN路由探测算法,首先建立WSN的分簇能耗调度模型,以能量控制开销、丢包率、传输时延等为约束参量指标进行路由探测的控制目标函数的构建,然后采用路由冲突协调机制进行能耗量化分配,结合WSN传输信道的能量传导均衡模型实现WSN路由的优化探测和WSN节点的优化部署。仿真结果表明,采用该方法进行WSN路由探测设计时网络的能效较高,传输时延和误码率等参量指标的表现优于传统方法。     

一种新的无线传感器网络非均匀分簇双簇头算法 ——PUDCH算法

能量利用效率问题一直是限制WSN广泛应用的瓶颈,能源容量对各个网络节点产生至关重要的影响.针对WSN中"能量空洞问题"以及由于簇头任务过重所导致的能量消耗过快,同时也为了提高WSN的能量利用效率,提出了一种无线传感器网络非均匀分簇双簇头算法——PUDCH.该算法先综合考虑节点综合信息(如节点剩余能量、节点到基站的距离),根据节点综合信息通过不同的时间竞争机制来选举簇头,将整个网络划分为不均匀的分簇;在规模大些的簇内,为了减轻簇头的负担再选取副簇头.最后簇头再构造基于最小生成树的最优传输路径.一系列的仿真表明PUDCH路由算法在WSN节约平衡节点能量消耗方面表现优良.     

一种分布式无线传感器网络能量均衡路由算法

针对无线传感器网络的能量均衡问题,基于一种度量局部能量均衡性能指标,提出了一种基于预测的分布式能量均衡路由(Predicting-based Distributed Energy Balancing Routing,PDEBR)算法。PDEBR基于地理位置信息,结合功率控制,以分布式方式达到能量有效性的目标。最后,对PDEBR的性能进行了仿真分析,结果表明PDEBR可以有效延长网络寿命。     

基于模糊综合评判的多sink最优路由算法

基于模糊综合评判,提出一种针对无线传感器网络的多sink最优路由算法。考虑路径最小剩余能量、路径最小平均链路质量和节点到sink的跳数等因素,通过路由发现、数据传输和路由更新3个过程,得到节点到多个sink的分布式路由。OMNeT++仿真结果表明,该算法能延长网络生存期,提高数据包交付率,并将路由建立时发送的数据包数量控制在尽量少的范围内。     

基于蚁群的无线传感器网络能量均衡非均匀分簇路由算法

无线传感器网络(WSN)路由中,节点未充分考虑路径剩余能量及链路状况进行的路由会造成网络中部分节点网络寿命减少,严重影响网络的生存时间。为此,将蚁群优化算法与非均匀分簇路由算法相结合,提出一种基于蚁群优化算法的无线传感器非均匀分簇路由算法。该算法首先利用考虑节点能量的优化非均匀分簇方法对节点进行分簇,然后以需要传输数据的节点为源节点,汇聚节点为目标节点,利用蚁群优化算法进行多路径搜索,搜索过程充分考虑了路径传输能耗、路径最小剩余能量、传输距离和跳数、所选链路的时延和带宽等因素,最后选出满足条件的多条最优路径,完成源目的节点间的信息传输。实验表明,该算法充分考虑路径传输能耗和路径最小剩余能量、传输跳数及传输距离,能有效延长无线传感器网络的生存期。     

无线传感器网络极小连通支配集算法的改进

无线传感器网络中,基于极小连通支配集的虚拟骨干网的构建使得路由搜索空间集中在支配节点之间,能够有效节省网络资源,减少冗余转发节点。首先提出连通支配集的数学模型。基于WL算法,提出改进的极小连通支配集分布式算法。仿真结果表明,改进算法求得的连通支配集较小,可为无线传感器网络中的路由协议提供通讯基础。     

一种模拟退火遗传算法的传感器网络数据融合技术研究

研究无线传感器网络(WSN)数据融合技术。传感器节点计算能力、通信能力有限,WSN采用交叉重叠方式部署,导致冗余数据量大,需采用数据融合技术消除冗余和无效数据,节约网络通信能耗。结合遗传算法全局搜索和模拟退火算法局部搜索的优点,提出一种模拟退火遗传算法的WSN数据融合方法(SA-GA)。采用模拟退火遗传算法快速找到移动代理路由最优传感器节点序列,并实现数据融合。仿真实验结果表明,与遗传算法、模拟退火算法相比,SA-GA更能快速找到全局最优数据融合节点序列,并对数据进行有效融合,具有更小的网络能耗和网络延时。     

Energy-efficient multipath routing in wireless sensor network considering wireless interference

Due to the energy and resource constraints of a wireless sensor node in a wireless sensor network (WSN), design of energy-efficient multipath routing protocols is a crucial concern for WSN applications. To provide high-quality monitoring information, many WSN applications require high-rate data transmission. Multipath routing protocols are often used to increase the network transmission rate and throughput. Although large-scale WSN can be supported by high bandwidth backbone network, the WSN remains the bottleneck due to resource constraints of wireless sensors and the effects of wireless interference. In this paper, we propose a multipath energy-efficient routing protocol for WSN that considers wireless interference. In the proposed routing protocol, nodes in the interference zone of the discovered path are marked and not allowed to take part in the subsequent routing process. In this way, the quality of wireless communication is improved because the effects of wireless interference can be reduced as much as possible. The network load is distributed on multiple paths instead of concentrating on only one path, and node energy cost is more balanced for the entire wireless network. The routing protocol is simulated in NS2 software. Simulation result shows that the proposed routing protocol achieves lower energy cost and longer network lifetime than that in the literature.     

WSN中基于树型标号系统的分布式路由算法

针对无线传感器网络中数据中心存储的路由问题,提出一种基于树型标号系统的分布式路由算法。将网络中的节点组织成以参考节点为根的树型结构,通过比较目的节点标号与邻居节点标号,选择转发节点,实现数据路由。分析与仿真结果表明,该路由算法的空间开销较低、路由效率较高,并且生成的路径接近最短路径。     

Effective fault detection and routing scheme for wireless sensor networks

In a wireless sensor network (WSN), random occurrences of faulty nodes degrade the quality of service of the network. In this paper, we propose an efficient fault detection and routing (EFDR) scheme to manage a large size WSN. The faulty nodes are detected by neighbour node’s temporal and spatial correlation of sensing information and heart beat message passed by the cluster head. In EFDR scheme, three linear cellular automata (CA) are used to manage transmitter circuit/ battery condition/microcontroller fault, receiver circuit fault and sensor circuit fault representation. On the other hand, L-system rules based data routing scheme is proposed to determine optimal routing path between cluster head and base station. The proposed EFDR technique is capable of detecting and managing the faulty nodes in an efficient manner. The simulation results show 86% improvement in the rate of energy loss compared to an existing algorithm.     

A chain-cluster based routing algorithm for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are an emerging technology for monitoring physical world. Different from the traditional wireless networks and ad hoc networks, the energy constraint of WSNs makes energy saving become the most important goal of various routing algorithms. For this purpose, a cluster based routing algorithm LEACH (low energy adaptive clustering hierarchy) has been proposed to organize a sensor network into a set of clusters so that the energy consumption can be evenly distributed among all the sensor nodes. Periodical cluster head voting in LEACH, however, consumes non-negligible energy and other resources. While another chain-based algorithm PEGASIS (power- efficient gathering in sensor information systems) can reduce such energy consumption, it causes a longer delay for data transmission. In this paper, we propose a routing algorithm called CCM (Chain-Cluster based Mixed routing), which makes full use of the advantages of LEACH and PEGASIS, and provide improved performance. It divides a WSN into a few chains and runs in two stages. In the first stage, sensor nodes in each chain transmit data to their own chain head node in parallel, using an improved chain routing protocol. In the second stage, all chain head nodes group as a cluster in a self- organized manner, where they transmit fused data to a voted cluster head using the cluster based routing. Experimental results demonstrate that our CCM algorithm outperforms both LEACH and PEGASIS in terms of the product of consumed energy and delay, weighting the overall performance of both energy consumption and transmission delay.     

基于改进蚁群算法的WSN路径优化

针对无线传感器网络(WSN)路径优化问题,提出一种改进蚁群算法的WSN路径优化方法,结合遗传算法和蚁群算法的优点,在蚁群算法中引入遗传算法选择、交叉和变异算子,提高算法收敛和全局寻优能力。仿真对比实验结果表明,改进蚁群算法提高了WSN路径优化效率和成功率,有效延长了WSN的生命周期,改善了网络整体性能。     

无线传感器网络中分布式多跳路由算法研究

在对无线传感器网络路由算法深入研究的基础上,设计出了一种完全分布式的、能量有效的无线传感器网络多跳路由算法,主要内容包括:(1)在成簇方面,给出了一种基于时间延迟机制的无线传感器网络成簇算法CHTD,解决了相同能量节点在产生簇头时的碰撞问题。并通过仿真验证了CHTD成簇算法比LEACH和目前已有的基于定时器的成簇算法TB-LEACH对网络性能有明显改善;(2)在簇头数据传输方面,给出CHTD-M簇间多跳路由算法。该算法将网络中均匀分布的簇头构造成一棵路由树,通过多跳传输的方式减少直接与基站通信的簇头节点数量。最后对整体算法进行仿真,实验结果表明,CHTD-M把节约网络能量和保持网络负载平衡很好的结合起来,显著地延长了网络的生命周期。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。     

一种基于分簇的分布式无线传感器网络拓扑控制算法研究

拓扑控制是无线传感器网络的一个重要研究方向。无线传感器网络中一般节点数量大,分布范围广泛且不规则,难以进行集中式控制。本文提出了一种基于分簇的分布式无线传感器网络拓扑控制(CDTC)算法。利用分簇思想将网络划分为可重叠的簇,簇内各节点按照局部最小生成树算法思想确定邻居关系,调整发送功率,生成合适的网络拓扑。仿真实验证明运行CDTC算法后,网络中节点平均发送功率明显减少,平均节点度较低,节点间干扰较少。     

一种优化算法物联网技术分布式协作路由研究

研究无线传感器网络分布式协作优化问题。针对无线传感器网络资源利用率和传输效率低下等问题,建立了一种基于遗传优化算法的无线信道质量预测的分布式优化协作路由技术。该技术充分利用遗传算法,采用启发式方法建立无线链路信道信噪比预测模型,然后根据信道质量选择最优者作为协作节点,以较小代价在动态无线网络拓扑中搜寻到最优路由。数学分析表明,遗传算法收敛速度快、可靠性高,可以准确地预测无线链路质量;同时该协作路由技术对无线传感器网络具有更好的适应性,并有效延长了网络生命周期。     

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...     

无线传感器网络的路由算法研究

无线传感器网络能够实时监测和采集网络分布区域内的各种监测对象信息,有着广泛的应用前景.设计有效的路由算法来提高通信连接性、降低能量损耗、延长网络的生命周期成为无线传感器网络的核心问题.本文对无线传感器网络的各种典型路由算法进行分类,分析了各类算法的特点.通过结合各类路由算法的设计特点,提出一种适合于大规模网络的路由算法的设计,但仍需进一步改进和完善.仿真证明了该算法的有效性.     

无线传感器网络路由算法改进及仿真研究

由于无线传感器能量消耗影响网络的寿命,传感器节点的能量无法更新且种能量受限,传统路由算法忽略簇头剩余能量情况,使剩余能量低的节点成为簇头而过早死亡,导致整个网络能量不均衡,网络生存时间过短。为了有效延长网络生存时间,提出一种改进的LEACH路由算法。在簇头选择阶段,采用剩余能量的簇头节点优先选择机制,避免剩余能量低的节点成为簇头,然后在数据传输阶段,用单跳和多跳的混合传输模式,使整个网络能量尽量均衡。仿真结果表明,相对于传统LEACH路由算法,改进算法更加均衡了网络中各节点的能量消耗,有效地防止剩余能量低的节点成为簇头,可延长整个网络的生存寿命。