无线传感器网络多级环形分簇节能路由

综合LEACH算法和TEEN算法的缺点,并且考虑到传输距离对能量消耗的影响、网络中各节点的负载均衡、网络具有尽可能大的使用寿命,提出了一种多级环形分簇路由算法（Multi-stage Cluster Based Ring Routing Algorithm）MCBR。算法综合考虑了节点如何合理地分簇、簇头节点合理选择、传输距离对网络能量的影响,提出一种新的路由机制。NS-2模拟仿真实验表明该路由算法有效地延长了网络寿命。     

一种无线传感器网络多级异构分簇路由协议

研究了无线传感器网络,提出了一种适合大规模应用的无线传感器网络体系结构,并提出了一种新的路由协议——多级异构分簇路由协议;该协议将无线传感器网络节点分成4种类型,根据簇头间平均跳数、簇头能耗等因素选举出第一级簇头节点;利用通信能耗、节点能耗以及跳数3个方面作为启发因子,寻找第一级簇头到第二级簇头间的最佳路径;基于NS2平台对该路由协议进行了仿真实验,并与LEACH协议进行比较;仿真结果表明:在大规模的应用中,该路由协议能有效地降低节点的平均能耗、延长网络生存时间。     

基于组合设计和身份加密的分簇无线传感器网络密钥管理方案

针对现有分簇式无线传感器网络密钥管理方案中存在的健壮性差、簇头节点抗俘获性差和可扩展性差等问题,结合组合设计和基于身份密码体制的思想,提出一种新的密钥管理方案。采用组合设计的方法构造每个簇的密钥池,使簇内节点均共享一个密钥。簇内节点使用椭圆曲线密码体制建立簇内对密钥,簇头节点使用基于身份密码体制建立簇头之间对密钥。该方案支持节点动态变化。性能分析表明,与现有的分簇式密钥管理方案相比,该方案具有良好的健壮性、簇头节点抗俘获性、可扩展性和较低的系统开销。     

一种基于时间延迟机制的无线传感器网络分簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的路由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,它能够提高网络的生存时间.本文提出一种基于时间延迟机制的分簇算法,称为CHTD.该算法建立了节点的时间延迟机制模型,使得能量较多的节点能够在每一轮中被优先选为簇首.同时,通过维持每个节点的簇首信息集合使得每轮产生的簇首数目稳定且位置均匀分布.模拟实验表明,CHTD有效地均衡了网络中节点的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间.     

无线传感器网络分簇路由协议

在无线传感器网络体系结构中,网络层的路由技术至关重要.分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点,成为当前重点研究的路由技术.分析了无线传感器网络分簇路由机制,着重从簇头的产生、簇的形成和簇的路由角度系统地描述了当前典型的分簇路由算法,并比较和分析了这些算法的特点和适用情况.最后结合该领域当前研究现状,指出分簇路由算法未来的研究重点.     

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。     

基于分簇的无线传感器网络时间同步算法

时间同步是无线传感器网络中一个重要支撑技术,为了提高时间同步精度,提出了一种基于分簇的无线传感器网络时间同步算法;在部署无线传感器网络的初期阶段,建立簇状拓扑结构,首先是基站与簇首节点实现同步,然后簇内实现同步,最终建立一个全网统一的时钟,在同步过程中,采用了成对节点间的同步算法,很好利用了多信道广播方式;该算法能很好地满足无线传感器网络低能耗的要求;性能分析和实验结果表明,该算法减少了同步层次,提高了同步精度。     

基于两个参数的无线传感器网络分簇算法

分簇使无线传感器网络层次清晰,便于管理,节约能量,同时可以降低传输过程中的数据冗余.基于节点剩余能量和邻居节点数目两个参数,提出了一种分布式的无线传感器网络分簇算法.该算法将分簇过程分为两个阶段并引入退位机制,第1阶段以节点剩余能量作为参数,第2阶段还引入了邻居节点数目参数.实验结果表明,它有效地解决了簇间重叠的问题,同时只要求较小的通信开销.     

基于基站划分网格的无线传感器网络分簇算法

提出了一种新的无线传感器网络分簇和数据汇聚方法, 即CABSM算法. 在CABSM算法中, 基站通过在网络覆盖区域相互垂直的两个方向发射不同功率半径的信号, 将整个网络划分成近似正方形的单元格, 每个单元格为一个簇. 一级簇头由单元格内剩余能量最大的节点担任, 负责簇内数据收集和融合, 并通过簇间数据汇聚方法将处理数据发送给二级簇头. 最终由二级簇头将整个网络数据发送给基站. 仿真结果显示, 算法在网络生存时间上较低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)有更好的表现.     

无线传感器网络中基于簇结构的公钥认证策略

在无线传感器网络中使用hsh算法取代传统的公钥加密算法(PKC),提出了基于能量层和位置关系分簇算法的公钥认证策略(SPABEP),该策略可以有效地减少节点内存空间的消耗.在对SPABEP进行改进的基础上,又提出了基于部署信息的簇结构公钥认证策略(SPABDK),SPABDK更好地优化了节点内存空间消耗与通信负载的关系.仿真结果表明所提出的基于簇结构的公钥认证策略比传统的公钥认证策略具有更好的节能性能.     

无线传感器网络中能量有效的多层分簇算法*

针对无线传感器网络中每轮能耗和簇内节点负载不均衡问题,本文提出了一种能量有效的多层分簇算法(EEMLC)。基站在首轮按照各层的最优簇头数对整个网络逐层进行虚拟分区,在接着的轮次中,各个分区根据本轮节点的剩余能量来选取下一轮簇头,前者使得网络每轮总能耗最小并有效保证各轮的能耗均衡,后者确保分区内节点的负载平衡,从而最大限度地延长网络的生命周期。实验仿真结果表明,与LEACH算法相比,EEMLC算法的每轮能耗均衡性有了显著提高,网络的生命周期延长了11.3%。     

无线传感器网络中基于区域相关性的自组织成簇算法

无线传感器网络资源有限,信息量大,通常采用分簇压缩减少传输量。针对传感器网络中的小波压缩,提出了一种基于相关区域自组织的成簇算法。该算法利用实际区域数据的相关性进行分簇,在簇头进行小波数据压缩的同时进行相关性检测,动态调整簇结构,保证簇内节点的相关性较好;同时在Sink分析簇间节点数据相关性,形成相关性好的大规模簇,进一步提高较长时间内的压缩效率。理论分析和实验仿真表明,该算法能尽可能地利用节点数据的时间和空间相关性去除冗余数据,提高小波数据压缩效率,降低了网络的能耗。     

基于网络编码的分簇传感器网络链路容错策略

许多紧急事件的应用对无线传感器网络的数据传输的可靠性有比较高的要求, 因此对传感器网络数据传输的容错性研究十分重要。传统的1+1数据保护的容错模式带来的额外负载较大地增加了传感器节点的能耗。提出了基于网络编码的分簇结构传感器网络链路容错策略,不仅可以实现对链路的容错,而且可以降低网络中转发的数据包数量,从而降低传感器节点的能耗。     

基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议

针对大规模无线传感器网络(WSN)中由于簇首节点分布不合理而导致节点消耗能量过快的问题,设计了一种基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议(HRPNC)。HRPNC结合低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)中的分簇思想,并在分层的基础上对能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议(DEBUC)中竞争半径的算法进行改进,即通过分层机制及竞争机制选取簇首,使簇首节点分布更加合理,有效均衡节点的能量消耗。在Matlab上进行的仿真实验中,HRPNC在生存周期上较LEACH协议与DEBUC协议分别提高了约500轮、300轮;HRPNC的节点平均剩余能量高于LEACH协议与DEBUC协议,节点能量的消耗在生存周期间基本保持较低且平稳的能量消耗;HRPNC较LEACH协议与DEBUC协议在数据包传输总量上分别提高了约300%、130%;在不同仿真环境下,HRPNC的丢包率均比LEACH协议和DEBUC协议低。实验结果表明,HRPNC不仅能有效延长网络的生存周期,提高数据的传输数量与网络的稳定性,并且能有效降低数据传输的丢包率。     

Real time flood disaster monitoring based on energy efficient ensemble clustering mechanism in wireless sensor network

In this article, energy efficient ensemble clustering method (EECM) with black widow optimization (EECM-BWO) algorithm is proposed for effective data transmission with the help of real time flood disaster monitoring wireless sensor network (WSN). Initially, unified scalable ensemble clustering algorithm based on ensemble generation and consensus function is proposed for selecting the optimal routing path among the node using BWO algorithm. Then, biologically inspired routing black widow spiders optimization algorithm is proposed to trade off the nodes energy level, self-organization, and self-configuration in the WSN. The simulation is performed using NS2 simulator for validating the performance of the proposed EECM-BWO method. Here, in node, low delay achieves 24.07%, 72.58%, 51.36%, 81.75%, 77.74%, high packet delivery ratio achieves 70.83%, 53.93%, 90.23%, 43.58%, 24.58%, low packet drop attains 77.93%, 72.76%, 61.56%, 51.87%, 34.35%, low energy consumption attains 75.9%, 52.94%, 65.81%, 58%, 41.2% compared with existing energy-efficient clustering approach consolidated game theory as well as dual-cluster-head mode for WSNs energy-aware clustering by cuckoo optimization approach (EECM-COA), energy-aware clustering-based routing using multi-path reliable transmission with routing and control board (EECM-RCB-MRT), adaptive repair algorithm with temporally ordered routing algorithms for flood control strategy (EECM-AR-TORA-FCS), passive multi-hop clustering algorithm (EECM-PMC), dynamic source routing protocol based on genetic algorithm-bacterial foraging optimization (DSR-GA-BFO).     

距离度量法聚类的无线传感器网络路由算法

为提升无线传感器网络簇头分布效果及簇头节点选取质量,提出基于节点间距离改进的K均值聚类路由协议算法.通过节点间最远距离及各节点距离对比方法,确定出K个规模差异小的簇群;根据不同簇群的位置、节点数目和总能量的差异,簇头选举阶段引入能量因子、质心因子和距离因子提高选取的簇头质量.实验结果表明,在网络区域内簇群分布均匀,簇头选取质量更佳,能够有效均衡全网能量,达到延长网络生命周期的目的.     

基于四叉树多层次感知数据融合的无线传感网络路由协议的研究

为有效减少网络中冗余信息传输,提出一种基于四叉树均匀分簇的无线传感网络路由协议----QUCRP。首先对监测区域按四叉树进行网格划分,并对划分的簇及簇群进行四叉树编码;接着从节点的剩余能量、网格中心距离、节点的功率等方面考虑,设计簇首选举算法;最后采用多层次的数据融合策略,对感知数据进行逐层融合并转发,有效降低数据传输能量消耗。仿真实验表明,QUCRP路由协议有效降低了冗余信息传输,延长了网络的生命周期。     

基于无线传感器网络相关性的信息安全防御机制

当无线传感器网络中的传感节点被俘获时,可能发生内部攻击,从而致使系统信息安全缺失。针对这一情况,提出一种基于环状空间相关性模型的安全防御机制。基于环状空间相关性的模型,节点与节点之间进行信任值结合计算,相邻节点再对其进行信任评估,根据信任评估识别被俘获节点,间接去除被俘获节点信息,以达到信息的安全防御。仿真实验表明,经过机制改进后的各数据失真度有明显提高。该机制能有效识别并剔除虚假、恶意信息,提高系统的信息安全性。     

一种新型唤醒机制的无线传感器网络节点设计

寿命过短一直困扰无线传感器网络(WSNs)与实际应用结合的难题。通过对WSNs工作效率低问题的研究,提出了一种新型射频唤醒机制的WSNs节点的设计方法,对降低节点的功耗和延长WSNs的寿命都有帮助。详细说明了节点设计的硬件结构和软件中的程序流程。可行性分析论证了节点的实用性和低功耗特性。