用于混合自组织蜂窝移动通信系统的分群算法研究

为了提高下一代无线蜂窝网的吞吐量和系统性能,针对混合自组织蜂窝网络提出了分群算法。具体实现方式为：首先将用户分为两部分,一部分为超级用户,位于小区的中心区域;另一部分为普通用户,位于小区的边缘。超级用户由基站直接提供服务,普通用户必须通过所在群的群首转发信息才能和基站进行通信,而群首通过分群算法从普通用户组中选出。从仿真分析可以看出,这种方法可以大大改善用户的信噪比分布,提高整个系统的吞吐量和小区边缘用户的吞吐量。     

一种改进的基于时间竞争成簇的路由算法

为平衡无线传感器网络中的簇头负载并进一步降低多跳传输能耗,文中提出了一种改进的基于时间竞争成簇的路由算法。该算法通过限制近基站节点成簇入簇,以防止近基站节点成簇入簇的节能收益无法补偿成簇入簇能耗;利用基站广播公共信息和基于时间机制成簇,以减少节点基本信息交换能耗;通过候选簇头中继来平衡簇头负载。候选簇头的评价函数综合考虑了剩余能量和最优跳数的理想路径,以期在保持中继负载平衡的基础上尽量降低多跳能耗。仿真结果显示,该算法较LEACH和DEBUC算法延长了以30%节点死亡为网络失效的网络生存周期,表明该算法在降低节点能耗和平衡负载方面是有效的。     

一种无线传感器网络全连通群的休眠调度算法

该文针对无线传感器网络的覆盖性和连通性问题,在假设传感器节点地理位置信息已知的条件下,设计了一种包含全连通群的建立和维护以及群内节点休眠调度的全新算法。该算法采用保证群内节点彼此一跳可达的全连通群分群方法,以及分布式节能的休眠调度策略,最大程度上减少传感器网络的能量消耗,延长了网络寿命。仿真结果表明:该算法能较好地保证无线传感器网络的覆盖性和连通性,且能耗较低。     

基于空间信息与梯度的WSN分簇路由算法

针对LEACH算法在准备阶段出现的簇头分布不均匀、整个网络能耗不均衡,以及传输距离受限等不足,综合考虑空间信息和梯度、节点剩余能量、簇头能耗等因素,用于簇头的选举与数据的传输过程中,实现了LEACH算法的改进。仿真结果表明,改进后的算法与原LEACH算法相比,使网络中节点的能耗更加均衡,且推迟了网络中第一个消亡节点出现的时间,轮数增加了1倍,提高了整个网络中能量利用率以及网络性能,使网络寿命延长50%~69%。     

基于改进蚁群算法的高能效WSN协作传输策略*

针对传统传感器网络分簇不均匀,数据传输能耗相对较高的问题,提出了I-CoopACO(Cooperative transmission scheme based improved Ant Colony Optimal algorithm)算法.该算法在协作LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierar-chy)的技术基础上,改进了成簇过程,使得分簇规模更加均匀;在稳定传输阶段,利用节点剩余能量和传输功耗构建启发因子,通过改进的蚁群算法搜索下一跳中继节点获得最优节点,使得传输功耗更低,能耗更均衡.仿真结果表明,在随机分布的感知网络中,I-CoopACO算法减少了传输能耗,均衡了网络负载,延长了网络工作寿命,比协作LEACH算法延长了64.93％的工作寿命.     

无线传感器网络中能耗均衡的数据收集算法

无线传感器网络所具有的集中式数据收集、多跳数据传输、多对一流量模式容易导致严重的包碰撞、网络拥塞,包丢失,同样也会导致能量消耗的热点出现,使某些节点甚至整个网络过早死亡.文中提出一种能耗均衡的数据收集算法,此算法按节点离基站的距离进行分层,根据中间节点的能量参数和通信开销建立到基站的多径路由,在数据收集过程中除了利用具有最小能耗的最优路径外还偶尔使用一些次优路径;为进一步减少节点能耗,算法还采用了数据聚合机制.分析和仿真结果表明,算法在很大程度上均衡了节点间能耗并延长了网络寿命.     

一种用于基站休眠的改进粒子群算法

基站休眠技术被认为是提高无线通信网络能效的最有效方法之一,可以通过动态地关闭部分低负载基站来减少整体网络的能耗。在基站休眠算法中,集中式算法的性能往往比分布式算法更好。与此同时,随着无线接入网架构向集中式演进,集中式休眠算法将得到更广泛的应用。因此,针对基站休眠的集中式算法问题,文章提出了一种能用于基站休眠的改进的粒子群集中式算法。该算法对传统的粒子群算法在初始化方面进行了改进,通过每个基站的相邻基站数目和负载进行多目标优化,得到每个基站的初始化阈值,然后每个基站与阈值进行比较来进行初始化。仿真结果表明,文章提出的算法在性能上比传统分布式算法更好,并且与最优解情况相差很小,性能比较好。     

一种大规模无线传感器网络的协议框架、网络结构和能耗分析

本文定义了一种适用于大范围数据采集的传感器网络构架DMCH(Directed Multi-Hop Clustering Hierarchy)及相关的媒体接入层和网络层协议,并建立数学模型对该网络结构和能耗状况进行了分析.DMCH通过预先设置在网络探测区域内的功能较强的小基站,将网络划分为分布相对均匀的群,在每个群内又将节点分级,形成分群多级的结构.同时,采用小基站轮流作群首的策略,保证了网络能耗的均衡性.DMCH具有可扩展性强、能耗均匀、协议简单、成本低、连通性好等特点.仿真结果为网络结构和能耗分析提供了依据并验证了各项设计指标,通过仿真与典型的大规模传感器网络协议MINA(Multi-Hop infrastructure Network Architecture)对比显示了DMCH在能耗及可扩展性等方面的优越性.     

一种组织通信网络的链路分群算法

本文完成了一种新的组网分群算法－最大链路分群算法，并与美国ＨＦ－ＩＴＦ的ＬＣＡ算法及其改进算法作了比较，结果验证了正确性和有效性。     

一种自组织通信网络的链路分群算法

本文完成了一种新的组网分群算法——最大链路数分群算法，并与美国ＨＦ－ＩＴＦ的ＬＣＡ算法及其改进算法作了比较，结果验证了它的正确性和有效性。     

基于TinyOS的无线传感器网络LEACH算法的改进

LEACH协议是无线传感器网络中最流行的分簇路由协议之一.针对LEACH算法簇分布不均匀以及网络能耗不均衡等问题提出了一种高效节能多跳路由算法.在簇建立阶段,新算法根据网络模型计算出最优簇头间距值,调整节点通信半径以控制簇的大小,形成合理网络拓扑结构;在数据传输阶段,簇头与基站之间采用多跳的通信方式,降低了节点能耗.在TinyOS操作系统下,使用nesC语言设计实现了LEACH-EEMH算法.基于TOSSIM平台的仿真结果表明,新算法较LEACH算法在均衡网络能耗、延长网络寿命方面具有显著优势.     

考虑整体消耗代价的无线传感器网络分簇算法

在LEACH协议的基础上,研究一种无线传感器网络分簇算法,采用高级节点作为固定簇头替代LEACH中的随机簇头选择策略,推导出最优簇头节点数目即所需高级节点数的计算公式及各类节点所需能量的表达式,并从网络整体消耗代价的角度出发,通过仿真对网络性能进行分析评价。结果表明,采用一定量的高级节点作为固定簇头,当其节点硬件代价和电池能量代价之比a1/b超过一定值时,新算法的整体网络代价明显低于LEACH。     

A new algorithm for cluster head selection in LEACH protocol for wireless sensor networks

In wireless sensor network, a large number of sensor nodes are distributed to cover a certain area. Sensor node is little in size with restricted processing power, memory, and limited battery life. Because of restricted battery power, wireless sensor network needs to broaden the system lifetime by reducing the energy consumption. A clustering‐based protocols adapt the use of energy by giving a balance to all nodes to become a cluster head. In this paper, we concentrate on a recent hierarchical routing protocols, which are depending on LEACH protocol to enhance its performance and increase the lifetime of wireless sensor network. So our enhanced protocol called Node Ranked–LEACH is proposed. Our proposed protocol improves the total network lifetime based on node rank algorithm. Node rank algorithm depends on both path cost and number of links between nodes to select the cluster head of each cluster. This enhancement reflects the real weight of specific node to success and can be represented as a cluster head. The proposed algorithm overcomes the random process selection, which leads to unexpected fail for some cluster heads in other LEACH versions, and it gives a good performance in the network lifetime and energy consumption comparing with previous version of LEACH protocols.     

An Improved LEACH Routing Algorithm for Wireless Sensor Network

Optimization of energy consumption is major concern for the design and planning of wireless sensor networks (WSNs). Recent research has demonstrated that organizing nodes in clusters has higher energy efficiency. LEACH is the most popular routing protocol for cluster-based in WSNs, and FCM algorithm is used for the optimum number of the clusters and their location. Aiming at the shortcomings of LEACH and FCM-LEACH, which including inaccurate cluster centers, unreasonable clustering and sole data transmission mode. This paper proposes a new energy efficient routing algorithm (NF-LEACH). In the new algorithm, There are many factors have considered to prolong the network life cycle that they are the degree of membership, residual energy, base station distance and data transmission mode. Finally, the comparison among LEACH, FCM-LEACH, and NF-LEACH has been done. The results show that the NF-LEACH has the longest lifetime and the most evenly distributed amongst three algorithms.     

交通路灯监控系统的无线传感网链状路由算法

在交通路灯监控系统中为节省网络节点能耗和降低数据传输时延,提出一种无线传感网链状路由算法（CRASMS）。该算法根据节点和监控区域的信息将监控区域分成若干个簇区域,在每一个簇区域中依次循环选择某个节点为簇头节点,通过簇头节点和传感节点的通信建立簇内星型网络,最终簇头节点接收传感节点数据,采用数据融合算法降低数据冗余,通过簇头节点间的多跳路由将数据传输到Sink节点并将用户端的指令传输到被控节点。仿真结果表明：CRASMS算法保持了PEGASIS算法在节点能耗方面和LEACH算法在传输时延方面的优点,克服了PEGASIS 算法在传输时延方面和LEACH算法在节点能耗方面的不足,将网络平均节点能耗和平均数据传输时延保持在较低水平。在一定的条件下,CRASMS算法比LEACH和PEGASIS算法更优。     

一种LEACH协议的改进方法

针对无线传感网络中如何有效平衡节点的能量分布,文中在LEACH协议的基础上,提出了一种改进方法,在选取簇头时,考虑簇头在监测区域的平均分布,判断簇头间的距离,大于某一阈值,则确定簇头选取成功。同时将改进后的协议与原LEACH协议进行仿真比较,结果表明,改进后的协议可更有效地进行能量平衡,且到达了延长网络寿命的目的。     

一种基于K-means的WSN移动汇聚路由算法

无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为一种资源受限的网络,网络中节点的能耗直接影响了网络的性能。因此,均衡网络中的能耗,延长网络的生命周期,成为设计WSN路由算法的重要目标。于是,在LEACH-C协议的基础上提出了一种移动汇聚路由算法。分簇阶段由Sink节点计算最优簇首个数,通过K-means聚类将网络中的节点划分至不同的集群,选择通信成本最低的节点作为各集群的簇首。稳定传输阶段通过移动Sink进行数据采集,针对不同的延迟分别规划Sink节点的移动轨迹。MATLAB仿真结果表明,与LEACH和LEAHC-C算法相比簇首的分布更合理,结合Sink节点的移动策略能有效均衡网络能耗,延长网络的寿命。     

无线传感器网络路由协议研究

对无线传感器网络经典的LEACH路由算法作了分析,提出了一种改进型算法。通过仿真,改进后的LEACH算法提高了传感器网络的能效,延长了系统的工作寿命。