基于能量效率的无线传感网络分簇算法

由于无线传感网络中传感器节点能量受限,提出基于能量效率的无线传感网络快速分簇算法(EECA),在系统初始化阶段把部署区域快速分成多个簇,随后以权衡节点自身能量消耗比和度作为选择簇头节点的依据,这时候的重新选举簇头节点变成了一种局部触发的行为,由于重新选举簇头节点只在簇内进行,这大大减少了重新选举簇头节点的复杂性和计算负载.理论分析表明EECA簇形成算法的消息和时间复杂度均为O(1),说明算法的开销较小,与网络的规模n无关.仿真实验结果表明EECA具有良好的负载平衡性能和较小的协议开销,与LEACH协议相比,能够减少能量消耗,延长网络生存期.     

一种基于多权值的低能耗WSNs分簇协议

延长网络的生命周期、有效降低节点的能量消耗是无线传感器网络(WSNs)路由研究的重点;针对LEACH协议的簇头选举不合理和和簇成员仅依据自身通信代价选择簇头导致节点能耗不均衡,网络能量利用率低的问题,提出了一种基于多权值的低能耗分簇算法,它综合考虑了候选簇头的剩余能量、节点已当选簇头次数和当前网络簇头个数等多个因素;仿真实验表明,改进协议有效地降低了节点的总能量消耗、提高了网络节点的存活数目,延长了网络的生命周期。     

基于分簇和覆盖优化的改进LEACH协议

针对传统LEACH协议中簇头数量自由度高以及分布不均所导致能量消耗过多的缺陷,提出一种基于优化分簇的、能耗均匀的改进LEACH协议。改进簇头选择机制,在常规能量阈值选取簇头节点的过程中,引入最优簇半径控制策略,改善簇头节点的物理分布位置,达到网络能量的均衡,同时引入网络覆盖率控制簇头数目,避免产生多余的簇头节点。该算法还在传统LEACH协议的基础上,使用CH-VCH交替轮寻策略简化计算量。仿真结果表明,该改进LEACH协议能解决传统LEACH协议存在的能量问题,使网络的能量消耗更加均匀,并在一定程度上延长网络的生存期限。     

HDEEC：面向异构网络的一种基于簇路由协议

有效地使用传感节点的能量进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇方案是面向同构网络.为此,面向异构网络,提出基于簇的分布式能量有效路由HDEEC(heterogeneous WSN distributed energy-efficient clustering)协议.HDEEC协议首先提出异构网络模型,考虑了普通节点、特优节点和超特优节点三级能量节点;然后,提出能量消耗模型;最后依据这两个模型,提出了簇头选择方案.HDEEC协议以平衡、有效方式动态改变节点被选为簇头的概率.仿真结果表明,提出的HDEEC协议能够有效延长网络寿命,比DEEC、DDEEC的网络寿命分别提高了72％、68％.     

一种基于LEACH协议的簇头选择改进算法

分簇结构是大规模无线传感网的一种有效的拓扑管理方法.在这种结构下,由于簇头节点的能量消耗速率远远高于簇成员节点,需要做簇头轮换以平衡网络能量消耗.分析LEACH(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)协议簇头选择算法的不足,结合节点自身的能量、节点到基站的距离及节点的分布情况,提出一种簇头选择的优化算法,并对该算法进行分析和仿真.实验结果表明,优化后的算法改进了簇头的分布方式,提高了负载均衡度,并延长了无线传感器网络的生存时间.     

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LEACH协议的簇头多跳(LEACH-M)算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,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.早先提出的LEACH协议是无线传感网中的低功耗自适应分层路由算法,但节点通过一跳通信将数据传送给簇头,簇头也通过一跳通信将聚合后的数据传送给基站,这样会造成簇头节点负载过重,在LEACH协议中引入簇头多跳算法,使得簇头之间形成一个多跳的最优路径通向基站,从而减少了簇头节点能量的消耗,延长了传感网的寿命.实验表明此方法行之有效.     

基于梯度和能量捕获的无线传感网路由协议研究

为解决无线传感网分簇协议中出现的节点能量消耗不均衡的问题,提出一种新的基于梯度和能量捕获的分布式无线传感网路由协议EGRP。该协议引入了距离梯度和能量捕获技术,在成簇阶段,以节点自身剩余能量、邻居节点平均剩余能量、节点距离梯度为参数构建成簇策略;在转发阶段,以簇头剩余能量和簇头梯度为参数构建簇间转发策略。理论推导与仿真实验结果均表明,EGRP协议的优化效果达到了预期,使单个节点的能耗下降10.9%,不同节点间的能耗更加均衡,从而延长了网络的生命周期。     

分簇多跳路由算法在无线传感网络中的应用研究

目前,网络大规模发展扩张,但无线传感网络节点能量有限,部署后无法补充新能量的情况下,一旦簇头直接与基站进行远距离通信,将极大消耗簇头能量,极大程度缩短簇内节点的生存周期。改进型多跳路由协议由此产生,可有效降低节点能量消耗,延长传感器节点及网络寿命。基于此,主要讨论从簇间路由、选取簇头、形成簇三方面着力改进多跳路由协议。     

基于剩余能量和距离信息的异构网络分簇协议

针对无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network)的网络寿命问题,提出了面向异构网络环境下的基于剩余能量和距离分簇REDC(Residual Energy and Distance Clustering)协议。REDC协议考虑了普通节点、中级节点以及高级节点,具有较高的初始能量节点称为中级节点和高级节点,余下的称为普通节点。在簇头CH(Cluster head)选举中,考虑节点的剩余能量和离基站距离信息,使得具有较高的剩余能量节点、离基站距离较近的节点有更多的机会被选为簇头CH,进而避免了剩余能量较小的节点成头簇头CH而产生节点过早失效缩短网络寿命的问题,平衡了网络内的能量消耗。仿真结果表明,与LEACH、DDEEC和SEP协议相比,提出的REDC协议具有较长的网络寿命和良好的数据传输能力。     

基于分簇机制的移动无线传感器网络数据采集协议*

为了均衡无线传感器网络的能量消耗,提出了一种基于分簇机制的移动无线传感器网络数据采集协议。该协议中,整个网络使用网格均匀分簇,节点根据加权能量—邻居规则选出分布在簇中间区域的簇头,簇头负责收集簇内兴趣事件并进行数据融合,移动sink依次运动到簇的中心点位置收集簇内兴趣事件。仿真结果表明,该协议有效地均衡了网络的能量消耗,延长了网络的生存时间。     

非均匀分布的无线传感器网络分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)现有分簇路由协议中选举的簇头节点在监测区域内分布不均的问题,提出一种基于局部区域传感器网络节点分布数量控制簇头节点选举概率的算法HNDCRA。该算法通过对传感器网络检测区域的网格划分,计算出网格局部区域的传感器节点分布,并以此为依据确定传感器节点当选簇头的概率,来保证选举后每个网格都有簇头节点,且节点数量多的区域节点当选簇头概率较大,使得簇头随节点分布密度“均匀”,达到能耗均衡的目的。性能分析和仿真实验表明,与经典的LEACH协议相比,HNDCRA能够更好地将簇头“均匀”分布到网络区域,均衡全网能耗分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。     

一种适用于煤矿井下无线传感网的能量均衡路由协议

矿井无线传感网的拓扑呈长距离带状,节点间能耗不均问题十分严重。非均匀分簇策略能从全局均衡节点能量负载,在矿井中具有良好的适用性。针对矿井传感网的带状特性提出了一个簇规模自适应调节的能量均衡分簇路由协议。协议根据节点离汇聚点的距离、剩余能量及分布密度来构造规模不等的簇。簇首的竞选以节点相对于周围候选者的能量水平为依据,避免了低能量节点被当选为簇首。簇间多跳路由算法依簇首近似线型的分布特点设计,不但考虑链路能耗最优,亦注重转发节点间的能量均衡。模拟实验结果表明,该路由协议显著平衡了网中节点能耗,延长了网络生存时间。     

一种基于改进粒子群的无线传感器网络层次化聚类协议

延长网络的生存周期是无线传感器网络路由设计的主要目标之一。簇头的高能耗是网络快速死亡的一个重要原因。提出一种基于改进粒子群PSO( Particle Swarm Optimation)的无线传感器网络聚类路由协议IPSOCH。利用中继节点来分担簇头数据转发的任务,减轻簇头节点的负载,并利用改进的粒子群算法通过节点的剩余能量信息和位置信息来选择簇头和中继节点。仿真实验表明,IPSOCH协议比起现有的几种路由协议,能有效提高能量使用率,延长网络生存周期。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中利用分簇技术,簇首到Sink节点通信采用多跳路由方式容易引起"能量空洞"的问题,提出了基于最小生成树的非均匀分簇路由协议.该协议在簇首选举阶段,以节点剩余能量、节点度、节点能量消耗速度为权重计算簇首竞争等待时间,选用簇首竞争等待时间小的节点为簇首,以均衡能量;簇形成后,以剩余能量、簇间的距离和能量消耗为参数构建基于最小生成树的最优传输路径通过多跳方式将数据发送到Sink节点.仿真结果表明,该路由协议能有效均衡能耗,延长网络生命周期,延缓"能量空洞"的形成.     

不均匀簇无线传感器网络高效节能通讯协议

把无线传感器网络中的节点组织成簇能够有效的利用节点有限能量获得较长生命周期。传统随机成簇策略因忽视簇头负载差异而使能耗较高。针对这一问题,提出了基于不均匀簇的无线传感器网络高效节能数据通讯协议（Unequal Cluster size Protocol,UCP）在成簇时将离基站较近的簇分配少的簇内节点,而将离基站较远的簇分配更多的簇内节点。这样,离基站较远的簇头节点相比离基站较近的簇头节点在数据聚合时会消耗更多的能量,但是由于离基站近的簇不仅要聚合簇内节点的数据,而且还要转发离基站较远的簇头聚合后的数据,相比之下,能量的消耗会趋近平衡,而总体上每轮消耗的能量会更少。实验结果显示,UCP性能比MIT提出的LEACH协议性能好13%-16%。     

基于LEACH的传感器网络分簇路由协议

为了提高传感器节点的能量利用效率,延长系统的生命周期,针对LEACH协议在簇首选择策略上存在的不足,提出了一种新型的簇首选择机制LEACH-TE.该算法在重新计算最优簇首数的基础上,通过综合考虑节点的剩余能量和网络的平均能量等因素来优化簇首的选择.仿真实验结果表明,改进后的协议在延长网络生存时间、降低网络能耗和提高基站接收的数据量3个方面均表现出较好的性能.     

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.     

基于LEACH的WSNs分簇优化策略

针对LEACH算法中能量消耗不均匀的缺陷,本文提出了一种改进的路由协议来提高无线传感器网络的能量效率。在簇首选择阶段,引入节点剩余能量和初始能量来调节传感器节点随机数的大小;在成簇阶段,该算法将节点的剩余能量和距离汇聚节点的远近作为成簇的依据,使簇首的分布更加合理;在数据传输阶段,将节点与汇聚节点之间的距离及节点的剩余能量相结合,提出一种单跳与多跳相结合的传输方式,从而减少了能量消耗。仿真实验表明,改进后的算法能够更好的减少能耗,延长无线传感器网络的生命周期。     

一种通过剩余能量过滤进行簇头选举的低能耗无线路由算法

基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络的自组织路由算法。该算法在原LEACH协议的簇头产生环节做了较大改进,在簇头产生过程中,将当前节点剩余能量与全无线传感器网络节点平均剩余能量进行比较,防止剩余能量小于全网平均剩余能量的节点当选簇头,进一步优化了全网络节点能量消耗的均衡性,有效推迟了节点的死亡时间。通过在簇头选举阶段使用有目的性的筛选取代LEACH的随机选取,实现降低无线传感器网络能耗、延长网络生命周期的目的。通过MATLAB仿真软件进行试验测试,结果表明,改进的算法可以提高无线网络的生命周期,均衡无线网络能量消耗,增加网络吞吐量,有效延迟无线网络节点的死亡时间。