基于负载均衡的簇间路由协议

针对无线传感器网络簇头节点负载不均衡的问题,提出一种基于负载均衡的簇间路由协议.该协议通过记录邻居簇头节点到Sink节点的最小跳数信息建立到Sink节点的多条路径,根据簇节点的剩余能量和负载选择合适的路径进行路由,从而实现了簇头节点间的负载均衡.仿真实验结果表明,该路由协议能有效地均衡网络负载和簇头节点能量消耗,减少数据传输延迟,延长网络生存时间.     

一种基于局部能量消耗最优的分簇协议

在无线传感器网络中,先确定簇头分布方式、后考虑网络能量消耗的分簇方式降低了网络能量消耗的有效性.针对减小能耗问题,提出了一种基于局部能量消耗最优的非均匀分簇协议.在该协议中,各区域根据与基站的距离安排簇头分布,折中簇头能量消耗,使得簇内所有节点的平均能量消耗最小.仿真结果表明,相比现有的分簇协议,协议生成的簇头数稳定集中并且将网络生命期延长了20.7%到43.9%.这说明按照最小化簇内节点平均能量消耗的原则安排簇头分布,可以有效减少和均衡网络中节点的能量消耗.     

WSN中基于学习自动机的簇头选举算法

为均衡无线传感器网络节点能耗和网络负载,提出了一种基于学习自动机的簇头选举算法.该算法考虑节点的能量消耗及其与邻居节点的状态信息,在选举簇头时,通过把节点的剩余能量与平均能量相比较以及把节点的相互距离与平均距离比较,来更新学习自动机选择动作概率,以提高有利节点选举为簇头的概率.仿真结果表明,该算法在簇头的分布上更加合理,同时也减少了网络的能量消耗,延长了网络生存期.     

一种基于簇头选择模型的无线传感器网络分簇算法

针对分层结构的无线传感器网络,本文提出了一种分簇算法.节点通过簇头选择模型来决定自己是否被选为簇头.簇头选择模型由节点度(ND)和剩余能量(RE)共同决定.从而提高了网络体系结构的稳定性,减少计算和通信开销.所述分簇算法不仅优化了簇头选择,还均衡整个网络节点的能量消耗,进而延长网络的生命周期.最后通过理论分析和仿真进一步验证该分簇算法的性能.     

基于优化簇半径的WSNs非均匀分簇路由

为了有效解决无线传感器网络分簇路由协议中,靠近SINK节点的簇头因特发大量数据而过早耗尽能量,提出了一种优化簇半径的非均匀分簇路由协议(UCOR),其核心思想是通过优化簇半径对无线传感器网络进行合理分簇,使靠近SINK节点的簇规模小于远离SINK节点的簇.仿真实验结果表明,与EEUC和LEACH等路由协议相比UCOR路由协议有效地均衡了节点能量消耗,显著地延长了网络生命周期.     

基于分簇的无线传感器网络编码算法

通过均衡网络能量消耗和延长网络生命周期,以提高无线传感器网络的能量利用率,提出了在无线传感器网络动态成簇算法中对簇头节点进行网络编码的路由算法.在簇的建立阶段,采用节点剩余能量和接收信号强度来完成分簇,解决了部分节点因能耗过度而过早失效的问题;在数据采集阶段,采用基于簇头进行随机线性网络编码的方法,有效降低了传输到网关节点数据包的数量,减少了网络能量的耗用.仿真实验结果表明,该算法与标准协议AODV相比,有效的均衡了节点能量消耗,提高了能量使用效率,改善了网络吞吐量和端到端延迟.     

节点密度自适应的传感器网络加权分簇算法

无线传感器网络的分簇密度不确定会导致网络的有效性降低、生存周期减少等问题.提出了一种节点密度自适应的传感器网络加权分簇算法,通过设定权值.将节点的节点度、与邻节点的平均距离及节点的剩余能量考虑在内,保证综合性能最好的节点成为簇头.再通过控制簇头发射功率使簇内节点密度控制在合理范围内.该分簇算法优化了簇头选择,均衡了网络节点的能量消耗,延长了网络的生命周期.最后通过仿真进一步验证该分簇算法的性能.     

应用相对变换的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络节点负载不均衡的问题,提出了一种应用相对变换的无线传感器网络分簇算法(RTCH)。在成簇阶段,节点将簇头剩余能量、簇头与节点和簇头与基站的传输能耗等参数利用该模型先进行相对变换,再计算簇头适宜度来选择加入簇头成簇,并通过簇头的反馈信息来控制簇的规模来优化网络性能。仿真实验结果表明,RTCH算法能更有效地均衡网络中的能量消耗,延长网络生命周期。     

一种抗干扰半静态分簇路由算法

针对无线传感器网络( WSNs)分簇路由算法中的能量洞、热点和抗干扰问题,设计一种抗干扰半静态分簇( AlSSC)路由算法,给无线传感器网络提供能量多、距离短、链路质量好的路径来传输数据.该算法利用节点定位获取节点地理位置,综合考虑传感器节点剩余能量和干扰信噪比,通过节点距离度量、节点聚簇、簇间融合、簇头选举和簇头轮换五个步骤进行无线传感器网络节点的分簇.仿真结果表明:这种路由算法可以提高无线传感器网络通信链路质量,均衡网络能量消耗.     

簇头负载均衡的无线传感器网络分簇路由协议

针对无线传感器网络分簇路由协议中因簇间路由产生的簇头能量消耗不均衡的问题,提出一种簇头负载均衡的分簇算法。此算法在产生非均匀分布的簇头的基础上,建立由簇头组成的骨干传输网络的簇间转发路径,计算簇头的中转数据量。传感器节点在选择簇头时进一步考虑簇头的中转数据量,实现簇头的负载均衡。仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了簇头的负载,并显著延长了网络的生存时间。     

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。     

A Genetic Algorithm-Based,Dynamic Clustering Method Towards Improved WSN Longevity

The dynamic nature of wireless sensor networks (WSNs) and numerous possible cluster configurations make searching for an optimal network structure on-the-fly an open challenge. To address this problem, we propose a genetic algorithm-based, self-organizing network clustering (GASONeC) method that provides a framework to dynamically optimize wireless sensor node clusters. In GASONeC, the residual energy, the expected energy expenditure, the distance to the base station, and the number of nodes in the vicinity are employed in search for an optimal, dynamic network structure. Balancing these factors is the key of organizing nodes into appropriate clusters and designating a surrogate node as cluster head. Compared to the state-of-the-art methods, GASONeC greatly extends the network life and the improvement up to 43.44 %. The node density greatly affects the network longevity. Due to the increased distance between nodes, the network life is usually shortened. In addition, when the base station is placed far from the sensor field, it is preferred that more clusters are formed to conserve energy. The overall average time of GASONeC is 0.58 s with a standard deviation of 0.05.     

基于簇的无线传感器网络交会路由协议

针对现有无线传感器网络(WSN)协议中更多消耗sink附近节点能量导致网络寿命短的问题,本文提出一种基于簇的无线传感器网络交会路由协议(Cluster-based Rendezvous Routing Protocol, CRRP)。该协议是基于交会的路由协议,其中在网络的中间构建交会区域,该交会区域划分整个网络区域并在传感器节点之间分配网络负载,这延长了网络寿命。此交会区域内的节点分为不同的簇,每个簇的簇头(CH)负责不同簇之间的通信,sink在此交会区域内发送其更新的位置信息,并且当传感器节点想要发送数据时,会从该交会区域检索sink的当前位置信息并直接将数据发送到sink。仿真实验结果表明,在能耗与网络寿命性能方面,本文CRRP协议优于Rendezvous协议、LBDD协议、Railroad协议和Ring协议。     

一种能量有效的WSN路由协议

无线传感器网络中节能是首要考虑的问题。有效地延长无线传感器网络的生存时间,达到传感器节点的负载均衡是无线传感器路由网络路由协议的设计目标。由于LEACH协议存在在簇头节点的选举中未考虑节点的能量因素、簇头节点在空间上分布不均及所有簇头节点直接与Sink进行远距离数据传输过程中能量消耗过多等不足,本文提出了一种改进型的节能路由协议LEACH-ZED。LEACH-ZED采用区域划分的方式,综合考虑节点能量与到Sink节点的距离,进行簇间的多跳传输,大大改善了LEACH协议的一些缺陷。仿真表明,改进后的协议有效延长了网络的生存时间,降低了整个网络的能耗,从总体性能上看优于LEACH协议。     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由算法

无线传感器网络中节点的能量有限,提高能量的有效性便成为无线传感器网络路由协议设计的首要目标。设计了一种能量高效的分簇路由算法,它提出让候选节点在一定的覆盖范围内以剩余能量为标准来竞选簇头,以使簇头分布均匀;处于簇类交界的节点则根据能量和距离来选择归属的簇头,以平衡网络负载;新算法还采用多跳的簇间通信方式来降低大部分簇头节点的通信负载。仿真结果表明:新算法能够有效降低网络能耗,延长网络生存时间。     

基于正态分布的传感器网络低功耗路由研究

作为一种新型的无线自组网络,传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测等许多方面都具有广泛的应用前景。由于在敌意或恶劣环境下,节点的能量无法补充,因此,研究如何延长整个传感器网络的寿命具有重要意义。基于传感器节点的正态分布模型,提出了一种低功耗路由协议,新协议采用“分簇”与“分环”技术,相邻环中的同簇节点之间利用单跳进行路由,从而使得所有的节点能量均匀消耗。理论分析与实验测试结果表明,新协议能有效延长整个传感器网络的生命周期。     

基于分区的能耗均衡路由协议

为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议.该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应".仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量.     

水声传感器网络中的节能路由协议改进算法

在大规模三维水声传感器网络中,针对节点能耗和网络传输效率的问题,本文基于节点定位和LEACH算法,提出了一种适用于水声通信传感器网络路由算法,该算法采用定位、聚类、唤醒和排列的思想,首先通过定位,确定节点的位置信息,再通过聚类方法,使水下的节点分成不同的簇,形成节点休眠及唤醒的单元.在数据通信过程中,通过及时唤醒簇单元,使需要利用的簇节点及时被唤醒,处于活跃状态,而暂时不被需要的节点进行休眠,从而达到节能的效果.而在簇内传输时,考虑了节点的剩余能量信息,选择最优节点进行信息传输.仿真实验表明,该算法能够提高网络的整体寿命时间.     

无线传感器网络中移动节点辅助的数据采集效率优化研究

为了提高无线传感器网络中数据采集效率,提出了一种基于节点分级的混合多跳数据采集（hybrid multi-hop data collection,HMDC） 算法。该算法首先基于数据量将所有节点均匀划分成簇,然后在簇内采用节点分级的思想进行数据的多跳传输,最后使用移动采集器沿着最短路径访问簇头节点,对指定节点进行数据集采集。仿真结果表明,HMDC算法有效地提高了数据采集效率,均衡了能量消耗,延长了网络的生命周期,且更加适用于较大规模的数据采集。     

An energy-saving routing architecture with a uniform clustering algorithm for wireless body sensor networks

Wireless body sensor networks are expected to extend human-centered applications in large-scale sensing and detecting environments. Energy savings has become one of the most important features of the sensor nodes to prolong their lifetime in such networks. To provide reasonable energy consumption and to improve the network lifetime of wireless body sensor network systems, new and efficient energy-saving schemes must be developed. An energy-saving routing architecture with a uniform clustering algorithm is proposed in this paper to reduce the energy consumption in wireless body sensor networks. We adopted centralized and cluster-based techniques to create a cluster-tree routing structure for the sensor nodes. The main goal of this scheme is to reduce the data transmission distances of the sensor nodes by using the uniform cluster structure concepts. To make an ideal cluster distribution, the distances between the sensor nodes are calculated, and the residual energy of each sensor node is accounted for when selecting the appropriate cluster head nodes. On the basis of the uniform cluster location, the data transmission distances between the sensor nodes can be reduced by employing an adaptive multi-hop approach. The energy consumption is reduced, and the lifetime is extended for the sensor nodes by balancing the network load among the clusters. Simulation results show that the proposed scheme outperforms the previously known schemes in terms of the energy consumption and the network lifetime for the wireless body sensor networks.