能耗均衡的无线传感器网络两级路由协议*

传感器网络分簇路由协议研究的一个关键问题是如何最优化组簇,既能有效降低簇内节点能耗,又能均衡整个网络能耗。为此,提出一种能耗均衡的网络两级分层分簇路由协议。协议底层应用PSO算法实现网络节点最优化分簇;上层选择总簇头节点负责收集、融合簇头数据并发送至基站。仿真结果表明,本协议能有效降低节点死亡速度,延长网络生存周期。     

基于差分算法的无线传感器网络路由分簇协议

针对异构无线传感器网络分簇路由协议存在节点能耗不均衡问题,提出一种基于差分进化算法的路由协议及基于节点能耗的分簇协议。该协议首先以最大化网络中簇头节点的最小生存周期为目标,建立函数优化模型,并采用差分进化算法对其进行优化,从而延长网络整体的生存周期;然后根据节点通信列表中的簇头数目进行分簇,将节点分配给能耗因子较低的簇头,以达到均衡网络能耗的目的,延长普通节点的生存周期。仿真结果表明,基于差分的路由分簇协议能有效均衡网络中节点的能量消耗,显著延长网络的生存周期并提高网络能量利用率。     

基于能量和距离加权的WSNs簇头选择算法

针对LEACH分簇路由协议存在的簇头数目和分布位置不合理等问题导致能耗不均衡、网络周期不理想,提出了一种基于能量和距离加权的簇头选择优化算法。通过加入节点到基站的距离和节点剩余能量作为簇头选取的参考因素,依据改进后的阈值公式使得选取的簇头数达到预设最优值,并通过簇头的二次选择,最终确定最佳的簇头。仿真结果表明:相比于LEACH协议,该算法可以有效地延长网络生命周期,使网络能耗更加均衡。     

一种聚类区域自适应调整的WSN能耗均衡分簇算法

详细分析LEACH协议,针对LEACH协议随机产生簇头导致网络中出现局部区域簇头分布不均、簇的规模不一、整个网络能耗不均衡、网络寿命缩短等问题,提出了一种聚类区域自适应调整的WSN能耗均衡分簇算法。在算法的选举簇头阶段,将节点剩余能量、备选簇头与邻居簇头的间距相结合作为判据参数;在成簇阶段,将节点预加入的簇头到基站的距离考虑在内,比较多个数据流向,采用节能最优路径策略。仿真结果表明,该协议能够有效均衡网络各节点能耗,显著延长了网络生存时间。     

能量均衡的无线传感器网络多跳非均匀分簇算法

针对分簇协议中存在的簇头选择不合理会造成能耗过大以及网络整体能耗不均衡的问题,提出了一种能量均衡的多跳非均匀分簇算法(EBMUC)。协议首先选择剩余能量大于邻节点平均剩余能量的节点为候选簇头,候选簇头交换消息计算并比较适应值选出最终簇头;簇结构采用非均匀分布形式,节点入簇时计算代价值函数,在引入的代价值函数加入簇头剩余能量因素,防止簇头成员数目过多致使负载过大;数据的传输采用单跳和多跳结合的方法,簇间距离大于设定值时引入中继节点协助簇头间的数据传输,节约了簇头能量。仿真结果表明,EBMUC协议可有效节约簇头能量,均衡了整个网络的能耗,使网络生存周期得到了延长。     

基于PSO的无线传感器网络非均匀分簇路由协议

提出并分析了一种能量均衡的集中式非均匀分簇路由协议EBUCP(energy-balanced unequal clusteringprotocol),本协议采用非均匀分簇和簇间多跳路由有机结合的方式。应用PSO算法,EBUCP选择一组最佳节点担任簇头并将网络划分为大小不等的簇,不仅最小化簇头和簇成员的距离以减小簇内通信能耗,同时使得距离基站较近的簇具有较小的几何尺寸来平衡不同位置簇头的能耗。EBUCP根据节点剩余能量和节点与基站距离确定簇间多跳路由,每个簇头在所有簇头集合中运用贪婪算法选择其中继节点。仿真实验结果表明,与LEACH和PSO-C协议比较,EBUCP的网络生存周期明显延长,能耗均衡性能更好。     

基于PSO的无线传感器网络节能分簇协议

针对如何最优化组簇、降低簇内节点能耗的同时均衡整个网络能耗的问题,提出一种基于PSO的紧凑且具有能量感知和基站距离感知能力的集中式网络分簇协议,粒子适应值函数基于簇头和簇内节点的欧氏距离、簇头节点能量、簇头与基站距离这3个因素定义。仿真结果表明,该协议能有效降低节点死亡速度,延长网络生存周期。     

一种LEACH协议的多级分簇改进算法

LEACH协议的簇头节点分布不均,导致网络负载不均衡.为此,提出一种LEACH协议的多级分簇改进算法.将网络划分为若干小单元,采用多级分簇相结合的方法,在簇头节点选举过程中引入节点剩余能量作为参考度量,以减少簇头节点与sink 节点之间的通信能耗.仿真结果表明,当网络规模增加到200节点时,该算法在第420轮出现第一个死亡点,优于LEACH协议,能延长网络生存周期,降低网络能量消耗.     

能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议

提出了一种能量高效均衡、非均匀分簇和簇间多跳路由有机结合的无线传感器网络分布式分簇路由协议DEBUC(distributed energy-balanced unequal clustering routing protocol).该协议采用基于时间的簇头竞争算法,广播时间取决于候选簇头的剩余能量和其邻居节点的剩余能量.同时,通过控制不同位置候选簇头的竞争范围,使得距离基站较近的簇的几何尺寸较小.这样,网络中不同位置节点之间的簇内和簇间通信能耗得以互相补偿.DEBUC采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、簇内通信代价和簇间通信代价,每个簇头在邻居簇头集合中运用贪婪算法选择其中继节点.仿真实验结果表明,DEBUC能够有效地节约单个节点能量、均衡网络能耗、延长网络生存周期.     

能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议?

提出了一种能量高效均衡、非均匀分簇和簇间多跳路由有机结合的无线传感器网络分布式分簇路由协议DEBUC(distributed energy-balanced unequal clustering routing protocol).该协议采用基于时间的簇头竞争算法,广播时间取决于候选簇头的剩余能量和其邻居节点的剩余能量.同时,通过控制不同位置候选簇头的竞争范围,使得距离基站较近的簇的几何尺寸较小.这样,网络中不同位置节点之间的簇内和簇间通信能耗得以互相补偿.DEBUC 采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、簇内通信代价和簇间通信代价,每个簇头在邻居簇头集合中运用贪婪算法选择其中继节点.仿真实验结果表明,DEBUC能够有效地节约单个节点能量、均衡网络能耗、延长网络生存周期.     

EADEEG:能量感知的无线传感器网络数据收集协议

提出了一种基于簇结构的无线传感器网络数据收集协议EADEEG(an energy-aware data gathering protocol for wireless sensor networks).EADEEG通过最小化网络通信开销以及良好的能量负载平衡方法,可以有效地延长网络寿命.与以前的相关研究相比,EADEEG采用了一种全新的簇头竞争参数,能够更好地解决节点能量异构问题.此外,EADEEG也采用了一种简单而有效的簇内节点调度算法,通过控制活动节点的密度,可以在不增加额外控制开销的条件下关闭冗余节点并保证覆盖要求,因此可以进一步延长网络寿命.模拟实验证明,在节点初始能量同构和异构两种情况下,EADEEG协议都能够满足用户对覆盖率的要求,并在网络寿命上大幅度优于LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy),PEGASIS(power-efficient gathering in sensor information systems)和DEEG(distributed energy-efficient data gathering and aggregation protocol)协议.     

一种新的基于分簇的无线传感器网络多跳节能路由协议

针对在LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)协议中,所有节点均通过一跳通信将数据传输到簇头节点使簇头能耗太大而过快衰竭死亡的问题,提出了一种新的分簇的无线传感器网络多跳节能路由协议.簇头之间采用多跳方式将数据传送到基站,避免了单跳通信簇头节点能量消耗过大的问题.利用NS-2(networksimulator-version 2)的仿真结果表明该算法优于LEACH,能有效地降低节点的能耗,延长网络生命周期.     

基于虚拟引力的WSNs路由协议设计与实现

数据采集是无线传感器网络(WSNs)主要功能之一,大规模的传感器网络采集并回收数据时容易出现节点负载不均衡,导致负载重的节点过早死亡.为了延长传感器网络的生存时间,本文提出了一种基于虚拟力的分簇路由协议(CRPVG),选取合适的节点出任簇首;根据簇首与普通节点的虚拟引力大小进行分簇;通过簇首之间多条传输将采集的数据包发送至基站节点.实验结果表明:提出的分簇路由协议在能耗均衡方面起到了较好的作用,延长了网络的生存时间.     

一种无线传感器网络数据安全免疫体系结构

LEACH协议是提出较早、较为完整的无线传感器网络协议之一。在LEACH协议的基础上,借鉴生物免疫系统的原理,提出了一种新的适用于无线传感器网络的免疫体系结构。为构建这个体系,提出了基于覆盖面的备份簇头选举算法,嵌入数字基因的免疫应答算法,以及各状态节点的转换机制。备份簇头的引入,大大降低了恶意簇头对整个簇造成的破坏,免疫应答算法通过各功能节点的相互协作,能够有效地抵御恶意节点的攻击,减小和消除恶意数据的影响。仿真验证了该体系的有效性,在提高了安全性的同时,并不影响网络的生命期。     

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。     

负载均衡的水声传感器网络多跳非均匀分簇路由协议

针对现有水声传感器网络分簇路由协议在簇头选举阶段和数据传输阶段中的不足,设计一种负载均衡的多跳非均匀分簇路由协议(load-balanced multi-hop unequal clustering routing protocol,LBMUC)。该协议基于节点的剩余能量及相对距离,计算节点竞争半径和节点综合属性值,改进优化簇头选举,使得簇头节点分布更加合理,并得以随着剩余能量的变化自适应的调整簇的规模,有效均衡节点的能量消耗;在建立簇间多跳路由阶段,综合考虑节点剩余能量、位置及相邻簇的规模对路由选择的影响,引入中继节点代价函数选择最优中继节点,均衡节点能耗,延长网络生命周期,降低网络丢包率,提高网络性能。仿真实验结果表明,LBMUC协议均衡了节点能耗,有效延长了网络生命周期,降低了数据丢包率。     

基于能量强度的簇区分路由方法研究

传感器节点体积微小,通常携带能量十分有限的电池。由于传感器节点个数多,成本要求低廉,分布区域广,而且部署区域环境复杂,有些区域甚至是人员不能到达的,所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能量是不现实的。如何高效使用能量来最大化网路的生命周期是无线传感器网络面临的首要挑战。为了提高网络的寿命,目前人们已经提出了很多基于网络层的路由协议。比较研究了传感器网络现有的路由协议,参考LEACH分簇算法和MTP协议,提出了一种在MTP协议基础上将LEACH分簇思想引入进来的改进方法,即在基于能量强度将网络节点分层后,再在各层上进行簇区分,均衡各传感器节点的能量来提高网络的寿命。实验表明该路由算法可提高网络寿命。