UCUBG:基于等级划分的水下传感器网络非均匀分簇算法

随着海洋经济发展,水下无线传感器网络已成为研究热点.针对水下传感器网络中集中式分簇困难,能耗不均和水声时延长问题,提出一种基于等级划分的分布式非均匀分簇算法.该算法首先利用平均能量与节点密度相结合的阈值函数以及综合考虑节点深度和节点密度的簇首竞争半径函数,选择簇首节点,使簇首分布更加合理和均匀;然后划分簇首等级,优化入簇过程,均衡具有不同簇间传输任务的簇内负载;最后结合簇首等级和贪心算法,构建簇间多跳传输路由,降低整体通信能耗和时延.仿真结果表明,所提出的算法不仅能均衡能耗,延长网络寿命,而且能够有效降低网络通信时延.     

一种能耗均衡的无线传感器网络分簇算法

以无线传感器网络中的LEACH和HEED分簇算法为背景,提出一种基于能耗均衡的自适应网络分簇算法EBACA。算法的主要特点是传感器节点根据自身状态信息自主竞争簇头,簇头选择标准考虑了随机概率与节点剩余能量结合,并引入了节点能量预测和能量阈值;为均衡各个节点的能耗,通过重新规划时间片来调节节点的工作频率;为减少簇头的能量开销,簇头之间通过多跳方式将各个簇内收集到的数据发送给特定簇首节点,并由此簇首节点将整个网络收集的数据发送给基站。设计的目标是均衡网络能耗,进而最大化网络寿命。分析和仿真结果表明,相对于几种重要的分簇算法,如LEACH和HEED,EBACA在平衡节点能量消耗和延长网络寿命方面具有更优越的性能。     

高效节能的WSN非均匀分簇节点调度算法研究

针对目前无线传感器网络分簇算法中存在的节点能量消耗不均衡,大量节点工作导致信息冗余和能量浪费等问题,提出一种高效节能的WSN非均匀分簇节点调度算法EEBUC（Energy-Efficient and Balanced Unequal Clustering Nodes Scheduling）。该算法在簇的形成阶段,考虑候选簇首离汇聚点的距离、所在区域的节点密度和节点能量形成非均匀的竞争范围,构造大小不等的簇,平衡簇内和簇间的通信能耗;同时结合调度簇内冗余节点方法,减少网络中每轮工作节点数量,提高网络能量利用率。利用OMNET++仿真软件进行仿真,实验结果表明,EEBUC算法能有效节约网络能量,均衡节点能耗,比LEACH 协议和EEUC协议分别延长网络寿命203%和50%。     

传感器网络中一种分簇的高能效路由算法

针对无线传感器网络中节点高耗能的工作特点,由于存在分簇结构不合理,造成负载不均衡。为此提出一种分簇的分布式能量高效路由算法HECRA。传感器节点根据节点ID(综合考虑剩余能量)自主地竞争簇首;通过优化分簇结构避免极小簇的存在,平衡了簇内能耗;簇首通过多跳方式将各个簇内收集的数据传送至sink节点,降低了簇首的能耗。仿真结果表明,HECRA比典型的分簇协议(PEGASIS),能提供更加均衡的能耗,延长网络的生存周期。     

基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略

针对环境监测、电网冰灾监测等大规模监测系统中监测区域覆盖广、传感器数量大等特性,为节约网络能耗以延长生命周期,提出了一种基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略(RCS).该策略首先利用传感器节点的位置信息进行凝聚的层次聚类(AGNES)算法将大规模网络分区以优化簇首的分布;其次,候选簇首节点竞选簇首成功后进行不均匀分簇,同时加入时间阈值来均衡簇首节点的能耗;最后,采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、与汇聚点距离计算网络能耗代价来构建最小生成树进行路由选择.在仿真实验中,该策略与经典的低功耗自适应分簇(LEACH)协议和能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法比较,簇首能耗平均分别减少了45.1%和2.4%,网络生命周期分别延长了38%和3.7%.实验结果表明,RCS在大规模网络中能有效均衡整体网络能耗,显著延长了网络的生命周期.     

一种基于分环的能量高效无线传感器网络分簇路由协议

针对现存分簇路由协议能耗不均衡和簇首节点死亡过早的缺陷,设计了一种基于分环模型的能量高效分簇路由协议.根据节点剩余能量和位置选举簇首,采用主次簇首轮换方式减低簇首节点能耗.仿真结果表明:该算法能够均衡网络能耗,延长无线传感器网络生命周期.     

一种能量有效的WSN分簇路由算法

在对现有无线传感器网络分簇路由协议研究的基础上,针对其存在缺陷,提出了一种新的能量有效的分簇路由算法——EECRA。算法设计思想为:簇首选择时根据节点剩余能量与节点位置进行竞争,成簇时在簇首选择基础上选择较近簇加入,簇内簇间采用单跳多跳相结合的传输方式。仿真结果表明:EECRA算法可以有效的减少每轮能耗,延长网络生存周期,并均衡全网能耗。     

基于学习自动机的无线传感网能量均衡分簇算法

优化簇首选择、均衡节点能量负载以延长网络存活时间,一直是无线传感器网络分簇协议研究的重点。针对无线传感器网络节点随机分布的情况,在基于学习自动机(Learning Automata, LA)的ICLA算法基础上,提出一种兼顾节点密度的能耗均衡分簇算法。在簇头选举方面,综合考虑节点剩余能量和节点密度,利用学习自动机与周围环境进行信息交互和动作奖惩,选择出相对较优的簇头;根据簇首与基站距离和其节点密度构造大小非均匀的簇,实现不同位置不同网络疏密程度下簇内和簇间能耗互补均衡;构造了基于簇首剩余能量、簇内节点密度和传输距离的评价函数,并运用贪婪算法选择出最优中转簇首进行多跳传输。仿真实验结果表明,该算法能选择出更为合理的簇头,有效地均衡网络能量负载,延长网络生存时间。     

基于剩余能量预测的WSN模糊分簇算法

为了进一步降低无线传感器网络的能量消耗,延长网络寿命,提出一种基于剩余能量预测的无线传感器网络模糊分簇算法。新算法根据节点到基站的距离和邻居节点的数目,对候选节点转发数据的能耗进行预估,得到节点的预测剩余能量。然后采用模糊算法在综合考虑候选节点的原始能量和预测剩余能量的基础上计算竞争半径,选出多个簇首,构建大小不均的簇。仿真实验表明,与其他路由算法相比,该算法可以更好地优化簇的结构,均衡网络能耗,延长网络的生命周期。     

负载均衡的无线传感器网络自适应分组成簇算法

分析了分簇路由协议中的经典低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)算法与分组成簇算法--SGCH的不足,提出了一种分布式分组成簇算法--AGCH。首先分布式随机生成候选组首,然后通过距离竞争将所有节点分为固定的分组;各分组选取簇首时,综合考虑节点的剩余能量及其簇内通信代价。仿真实验表明,该算法能有效均衡网络能耗,延长网络的稳定期。     

一种基于节点位置和密度的非均匀分簇路由算法

分析了现有分簇路由算法,提出了基于节点位置和密度的非均匀分簇路由算法。簇头选举阶段,考虑了节点的剩余能量,并引入竞争机制进行簇头选择;成簇阶段,综合考虑节点与基站的距离、节点密度以进行非均匀分簇,达到节点能耗均衡的效果,同时解决路由热区问题;簇间路由阶段,通过设立通信簇头节点,使簇间数据转发任务从簇头中分离,簇头节点只负责簇内的数据收集和融合,而通信簇头节点负责簇间数据传输,减少了簇头的能量消耗。实验结果表明,改进后的路由算法能够有效地均衡网络负载,并显著地延长网络的生命周期。     

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。     

一种综合能量和节点度的传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络分簇过程中簇首耗能过快问题,提出了一种综合节点剩余能量和节点度数进行簇首选取的分簇算法ENCA(energy and node degree synthesized clustering algorithm).该算法在每轮的簇首选取中考虑了每个簇内所有节点的剩余能量和平均剩余能量,并在每个簇中依据节点的度数优化簇首的选择.在算法运行过程中,在保证网络连通的同时,避免了能量较低的节点当选为簇首.仿真结果表明,与LEACH算法和ACE算法相比,ENCA算法均衡了网络中节点的能量消耗,有效延长了网络寿命.     

基于节点位置和剩余能量的分簇路由改进算法

针对传统LEACH协议存在的随机选举簇头及网内节点能耗不均等问题,提出了一种能量均衡高效的分簇路由协议LEACH-EPN.在成簇阶段加入最优簇数约束,综合考虑节点位置和剩余能量等多种因素;引入距离因子、能量因子及节点密度因子改进阈值公式;通过改变簇的范围来改变成簇机制,使簇头选举更合理、能耗分布更均匀,提高了网络的能量...     

基于CS优化的双簇头分簇路由算法研究

为了减少无线传感器网络(WSNs)分簇路由中簇头的能量消耗,提出了一种基于布谷鸟搜索(CS)优化的双簇头分簇路由算法.CS通过采用节点的剩余能量和节点之间的位置关系来构造适应值函数并选举出最优双簇头.其中,主簇头将数据进行融合,副簇头将融合的数据发送给基站,缓解了以往单簇头同时负责数据融合和传输的双重压力,使得整体能耗在各个节点的分配更均衡.仿真实验表明:与LEACH算法、粒子群优化(PSO)算法相比,CS算法在减小网络能耗以及延长网络生存周期上更具优势.     

基于双簇头的WSNs非均匀分簇路由算法

无线传感器网络由大量密集部署的传感器节点组成，通过节点间的相互协作才能完成工作，因此传感器节点之间的协作非常重要。针对分簇结构无线传感器网络簇头间能耗不均衡导致的“热区”问题，提出一种基于双簇头的新型路由算法NCDH。通过将网络虚拟分区实现网络不均匀分簇，并依据节点的剩余能量、节点与基站的距离、节点度等因素，在簇内选取主、副双簇头节点负责数据处理和转发。在网络运行阶段，根据主簇头的运行状态确定是否启动副簇头，以保证网络能量均匀消耗。在数据传输阶段综合考虑节点与中转节点的距离以及中转节点的剩余能量，从而选出最佳中转节点。实验结果表明，与DEEC、MRDC、GURCP等算法相比，NCDH算法有效改善了网络的“热区”问题，延长了网络的生存时间。     

基于混合蛙跳算法的非均匀分簇WSNs路由协议

为使无线传感器网络(wireless sensor networks, WSNs)节点能量消耗相对均衡, 提出了一种能量均衡的可移动sink汇聚节点非均匀分簇路由协议(sink mobility based and energy balancing unequal clustering protocol, SEBUCP)。协议采用改进的混合蛙跳算法, 将剩余能量大、通信能力强的节点选为簇头并划分不同大小的簇, 在簇头之间引入竞争机制, 使分簇拓扑更加合理; 为减少簇头更换频率, 簇内采用簇头连续担任机制, 通过对比节点权值确定簇头交换时机, 并运用贪婪算法, 在簇头和sink之间选择最优中继节点; 为进一步减少节点能量消耗, 采用sink汇聚节点可移动方式, 避免了热点问题的出现。仿真结果表明, SEBUCP在网络生存周期、能量均衡等方面具有较好的性能。     

基于LEACH协议的助理簇头分簇算法

基于LEACH协议,提出助理簇头分簇算法。该算法能在无线传感器网络中根据簇头节点所处的地理位置、剩余能量及簇内成员节点数目,动态决定是否需要在簇内产生助理簇头,并在需要产生助理簇头的簇内选择合适的节点,从而减少簇头通信能耗,同时解决某些簇头与基站的通信问题。仿真结果表明,该算法能有效降低网络能耗、延长网络生存时间。     

改进的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络中不均匀分簇引起能量空洞的问题,提出了改进的无线传感器网络非均匀分簇路由算法。该算法先根据节点剩余能量、节点到基站的距离、节点“度”和节点到簇头的距离等因素选举簇头;没有成为簇头的节点选择加入到距离最近的簇头所在的簇中,从而将整个网络划分为大小不等的簇;然后簇头再根据簇头剩余能量、簇头到基站的距离构造基于最小生成树的最优传输路径;通过簇内节点单跳、树内簇头多跳通信的方式将数据最终传输到基站。仿真结果表明,该路由算法能有效节约能量和均衡节点能耗,从而延长网络的生命周期。