无线传感器网络分布式成簇算法优化

能量异构问题在通信过程中会成为无线传感器网络不可避免的现象,为解决能量负载不均衡问题,对一种适用于能量异构环境的无线传感器网络分布式成簇算法进行改进。算法结合能量水平相对估计因子使高能量节点更易成为簇头;簇间通信时根据通信代价选择单/多跳方式,同时设置低能量的簇拒绝转发其他簇的数据以达到均衡能耗的目的。模拟实验结果表明,新算法能更好的均衡节点能量负载,其能量有效性得到了很大的提高。     

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.     

无线传感器网络中一种能量均衡的分布式成簇算法

分簇算法是无线传感器网络路由算法研究的主要方向之一.为了解决分簇算法中网络节点能量负载不平衡的问题,提出了一种能量均衡的分布式成簇算法.算法采用簇头轮转方法,并在每轮成簇过程中,每个节点基于所在簇的局部信息评估自身的能量水平,用以确定自己在下一轮的阈值,从而相应地调整其出任簇头的概率,实现整个网络的能量消耗更加均衡,最大限度地延长网络生命周期的目的.仿真实验结果表明,新的分簇算法能量均衡性更好,能提供更长的网络生命周期和更高的数据精度.     

多级能量异构传感器网络的负载均衡成簇算法

在多级能量异构无线传感器网络中,节点的初始能量在一定的范围内随机分布,负载均衡和降低能耗是能量异构网络成簇算法的一个重要挑战.现有的分布式成簇算法主要是针对能量同构或二级异构网络设计的,无法实现节点能量多级异构时的负载均衡,因此提出了适用于多级能量异构传感网络的负载均衡成簇算法LBCA(load balance clustering algorithm).LBCA根据传感器网络的能量分布情况选择簇头节,最和实现负载均衡,可以有效地延长网络的稳定周期.簇头选择过程中,当探测区域能量分布均衡时,拥有较低平均通信能耗的节点将优先成为簇头节点,有利于降低探测区域内的总通信能耗;当探测区域能量分布不均衡时,具有较高剩余能量的节点将优先成为簇头节点,有利于实现探测区域内的负载均衡.将LBCA与主要的分布式成簇方案进行了比较,模拟实验结果显示,在多级能量异构传感器网络中,LBCA可以更好地实现负载均衡,极大地提高网络的稳定周期.     

异构传感器网络的最大剩余能量成簇算法

节点成簇算法被普遍认为是一种理想的技术,它能够增强网络的扩展性和节能性,因而被许多研究人员所引用.当前大多数的成簇协议是以概率为基础,即在簇头选择阶段使用了概率的方法.而本文提出了一种新的成簇算法,该算法基于节点的剩余能量,即在一定区域内具有最大剩余能量的节点成为簇头.仿真结果表明该算法具有很好的性能,并有效地避免了盲节点现象的过早发生.     

基于能量异构的无线传感器网络的分簇算法研究

分簇路由算法是无线传感器网络中减少能量消耗的关键技术之一，因而成为目前国际上的研究重点。考虑到大多数分簇算法都是在同构网络中提出的，对异构网络的适应性差，本文提出一种新的异构网络分簇算法，该算法采用ECS网络结构，在选举簇头时将节点刺余能量和与所在簇的质心间的距离结合起来考虑。仿真结果表明算法在延长网络生存时间上比LEACH和基于ECS结构的分簇算法有很大的提高。     

基于相对距离的多级能量异构传感器网络成簇算法

延长网络寿命并获得更好的监控质量是无线传感器网络成簇算法的重要性能指标。在分析现有主要成簇算法的基础上,提出了一种适应于多级能量异构传感器网络的基于相对距离的成簇算法RDCA(Relative Distance Clus-tering Algorithm)。算法中,节点根据通信范围内其他节点与自身的平均距离、节点自身与基站的距离以及节点当前剩余能量来确定节点成为簇头的概率。所有节点轮流成为簇头,以分摊能量消耗。仿真实验结果表明,与现有主要聚簇算法相比,在多级能量异构环境下,新的成簇算法拥有更长的生存时间和更优的网络监测质量。     

基于能量密度的无线传感器网络能量预测成簇算法

降低网络能耗、延长网络生存时间是无线传感器网络设计的重要目标.在分析现有主要成簇算法的基础上,提出一种基于能量密度的无线传感器网络能量预测成簇算法EPCBD(energy prediction clustering algorithm based on energy density).算法中,节点根据其通信范围内的能量密度与网络平均能量密度之比确定自己成为簇头节点的概率.为节省每轮成簇初始阶段节点进行广播所消耗的能量,建立了节点消耗能量的预测机制.仿真实验结果表明,与现有主要成簇算法相比,新的成簇算法拥有更长的网络生存周期和更优的网络监控质量.     

基于能量分布的异构传感器网络分簇算法

针对能量异构的无线传感器网络,提出一种分簇算法。该算法采用基于节点剩余能量分布状况的簇头竞争参数,降低成簇过程中的通信能耗,实现簇头的均匀分布。在簇间综合考虑簇头剩余能量及其与基站的通信能耗,以选择合适的下一跳路由节点。仿真结果表明,该算法可以均衡网络能量消耗,提高节点能量利用效率,延长网络寿命。     

基于节点剩余能量的能量异构网络分簇算法

针对无线传感器网络中如何利用有限能量延长网络生存时间的问题,研究了分簇算法在能量异构传感器网络环境下的性能特点,设计出一种基于节点剩余能量,适用于多级能量异构网络的分簇算法。在该算法的网络簇头选举加权概率中引入了参量γ,使得在簇头选举过程中,具有较高的初始能量和剩余能量的节点在簇头选举过程中当选簇头的机会增多。避免了剩余能量较小的节点担任簇头引起节点过早死亡使网络覆盖度降低的问题,从而均衡消耗网络中的各节点能量,延长网络的生存时间。同时,引入簇头管理机制保证了网络每轮簇头数目的稳定,进而提高了网络的传输质量。实验仿真结果表明,该算法在多级能量异构网络下比LEACH、SEP和DEEC具有较长的网络生存时间和稳定的数据传输能力。     

一种基于负载均衡的无线传感器网络分布式定向分簇算法

针对无线传感器分簇网络中节点负载不均衡的问题,提出了一种基于负载均衡的分布式定向分簇算法(DDC).DDC算法基于簇的局部信息对节点在下一轮中的能量水平及其负载能力进行预评估,并给出了相应的预评估因子.在每一轮成簇过程中,首先基于节点能量预评估因子将网络分割成适当的分区,然后在每个分区中,根据节点在本轮的负载能力预评估因子选取簇头,前者可以有效保证各分区的能量均衡性,后者可以实现分区内节点的负载平衡.DDC算法的这种特性能将网络能量与节点负载有机结合起来,从而最大限度地延长网络生命周期.实验仿真结果表明,与同类算法相比,DDC算法的能量有效性效果显著,网络中节点负载更加均衡.在网络初始能量异构的情况下,依然表现出良好的适应性和可扩展性.     

能量高效的无线传感器网络分布式分簇一致性滤波算法

针对无线传感器网络中节点能量有限的特点,利用分簇模型提出了一种新的能量高效的分布式卡尔曼一致性滤波算法.并结合图论、矩阵论对该算法进行了收敛分析,得出了分簇处理能加快系统的收敛速度,且能有效地减少节点间信息的传输量、缩短节点间的通信距离的结论.为进一步降低能量消耗,引入Gossip 算法用于处理簇头级网络信息的一致性问题.仿真分析表明,所提出的算法不仅具有优越的估计性能,而且能有效地减少节点能量消耗,延长无线传感器网络的寿命.     

一种分布式无线传感器网络节点定位新算法

针对无线传感器网络节点自身定位问题，提出一种新的节点定位算法，介绍算法的基本原理和实现方法。算法假设网络中有一定比例的锚节点（位置已知的节点）。通过未知节点和其无线射程范围内的锚节点之阃的通信约束和几何关系，得出该未知节点所处的圆弧区域，将该圆弧区域的质心作为未知节点的估计位置。该算法是一种完全基于网络连通性的无需测距技术的分布式算法，算法设计简单，计算量小。节点间通信开销少。仿真结果显示，该算法适合于各种规模的无线传感器网络的节点定位。     

基于演化博弈的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络中节点负载过重与能耗不均衡而出现网络能量空洞的问题，基于演化博弈理论建立一种簇头竞选的博弈模型，同时提出一种基于演化博弈的无线传感器网络最优成簇算法。运用节点的剩余能量、数据接收能耗和数据转发能耗设计簇头演化博弈的收益函数，并将最优发射功率控制机制应用于簇成员的选择，从而形成稳定连通的网络分簇结构。仿真实验表明该算法平衡了节点负载，从而均衡网络能量，有效改善网络中过早出现能量空洞的问题，进而延长了网络生存时间。     

基于负载均衡和最短路径的异构无线传感器网络成簇算法

针对节点负载不均衡和数据传输距离的问题,提出一种适用于异构网络的基于负载均衡和最短路径的分布式成簇算法DUBP(distributed and unequal clustering algorithm based on load balance and shortest path)。DUBP首先基于节点的能耗因子对网络动态分区,以均衡负载;然后结合网络拓扑结构和图论,利用Floyd算法求出节点间的最短距离作为路径因子;最后以节点的能量因子和路径因子作为辅助参数来竞争簇头,以避免低能量节点担任簇头,节省传输能耗。仿真表明,DUBP算法能显著延长网络寿命,有良好的适应性和能效性。     

一种基于GAF的无线传感器网络分簇算法

分簇技术主要目标是延长整个传感器网络的生存时间。好的分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性。就"热区"内的负载平衡问题,以及频繁的簇头轮换和簇重组问题,对基于GAF算法的完全簇头选择算法进行改进,结合双簇头模型和单簇头模型的优点,提出了一种无线传感器网络簇头非均匀分布算法,有效地平衡"热区"内节点的能耗,延长了无线传感器网络的生命期。     

基于能量均衡的无线传感器网络分簇路由协议

针对当前无线路由协议的能量和簇头瓶颈问题,以延长网络生存时间和提高能量利用率为目标,提出一种能量均衡无线传感器网络分簇路由协议。首先根据能量消耗最小原则,得出最优簇头数目,并按区域划分为簇,然后通过节点剩余能量和通信代价2个参数选取簇头,并且动态地轮换簇头,最后进行仿真实验。仿真结果表明,相对于其它改进LEACH协议,本协议有效地减少能量消耗,明显增加了网络节点存活率。     

基于分簇的无线传感器网络MAC节能算法

为减少节点能耗和提高信道利用率,提出一种基于分簇结构的无线传感器网络MAC节能算法(EEC-MAC)。在TDMA机制的基础上,采用时隙系数动态调整簇内节点的时隙大小,降低数据的传输时延。对于部分不需要数据传输的节点不分配时隙,使其拥有较长的睡眠时间来节约能量。簇内节点按其剩余能量系数形成时隙分配顺序,减少状态转换的能耗。簇间节点采用基于CSMA/CA机制的随机分配策略实现通信。仿真结果表明,EEC-MAC节能效果较好,具有较小的平均通信时延和较长的网络生命周期。