一种面向无线传感器网络相对定位的分簇算法

测距误差累积是影响无线传感器网络相对定位算法性能的主要因素之一,网络分簇是降低这一误差的有效手段。针对相对定位特点,基于典型分簇算法——OK（Overlapped K-hop）,提出EOK（Enhanced Overlapped K-hop）分簇算法。EOK算法改进了OK算法的簇头节点选择机制,提出邻居簇头节点合并机制,使得节点分簇更加符合定位应用需要。仿真实验表明,相比OK算法,采用EOK算法产生的节点簇数量更少、节点簇分布更均匀,在多数网络条件下具有更低的算法通信开销。     

基于模糊控制的自供能无线传感器网络分簇算法

现有自供能无线传感器网络（WSN）分簇算法较少考虑网络最优分簇数,导致网络能量消耗过快,全网能耗不均衡。针对这个问题,提出了基于模糊控制的自供能WSN分簇算法（EH-FLC）。首先,在网络能量消耗模型中引入太阳能补给模型,得出每一轮次网络能量总消耗与网络分簇数目的函数关系,并对其求导从而得到网络的最佳分簇数。然后,利用双层模糊决策系统来评定网络中的节点能否成为簇头节点。先将节点剩余能量、相邻节点数作为判定指标输入第一层（能力层）对所有节点进行筛选,得到备选簇头节点;再将中心度参数、邻近度参数作为判定指标输入第二层（协作层）对备选簇头节点进行筛选,得到网络簇头节点。最后,通过Matlab仿真分析了该算法的网络生存周期、网络能量消耗和网络吞吐量等性能指标,与低功耗自适应集簇分层型协议（LEACH）、改进的非均匀分簇路由算法（WUCH）和利用双层模糊控制的簇头选择算法（CTLFL）相比,该算法在网络工作寿命上分别提高了约1.4倍、0.4倍和0.6倍,网络吞吐量上分别提高了约20倍、1.5倍和1.28倍。仿真结果表明所提算法在网络生存周期和网络吞吐量方面的性能较优。     

一种考虑障碍物的ad hoc网络分簇算法

现有的很多ad hoc网络分簇算法都没有考虑实际的物理环境因素,如地球表面的各种障碍物。而障碍物既阻碍节点移动,又限制无线传输,对分簇结果影响很大,可能会导致簇的尺寸过小,簇的数目较多,从而引入大量的通信和计算开销。结合Voronoi图,在最小ID启发式算法的基础上,提出一种考虑障碍物的分簇算法。通过设置备用节点,可以解决障碍物环境下ad hoc网络的连接性问题。最后通过实例仿真对该算法和最小ID算法进行性能比较和评价。     

基于模糊控制的自供能无线传感器网络分簇算法

现有自供能无线传感器网络（WSN）分簇算法较少考虑网络最优分簇数，导致网络能量消耗过快，全网能耗不均衡。针对这个问题，提出了基于模糊控制的自供能WSN分簇算法（EH-FLC）。首先，在网络能量消耗模型中引入太阳能补给模型，得出每一轮次网络能量总消耗与网络分簇数目的函数关系，并对其求导从而得到网络的最佳分簇数。然后，利用双层模糊决策系统来评定网络中的节点能否成为簇头节点。先将节点剩余能量、相邻节点数作为判定指标输入第一层（能力层）对所有节点进行筛选，得到备选簇头节点；再将中心度参数、邻近度参数作为判定指标输入第二层（协作层）对备选簇头节点进行筛选，得到网络簇头节点。最后，通过Matlab仿真分析了该算法的网络生存周期、网络能量消耗和网络吞吐量等性能指标，与低功耗自适应集簇分层型协议（LEACH）、改进的非均匀分簇路由算法（WUCH）和利用双层模糊控制的簇头选择算法（CTLFL）相比，该算法在网络工作寿命上分别提高了约1.4倍、0.4倍和0.6倍，网络吞吐量上分别提高了约20倍、1.5倍和1.28倍。仿真结果表明所提算法在网络生存周期和网络吞吐量方面的性能较优。     

基于双簇头网格调度的WSNs能量空洞缓解

设计了基于双簇头网格调度反馈结构的无线传感器网络（WSNs）非均布节点能量空洞缓解机制,并设计了主副簇头网格聚类算法,形成网格单元;依据节点身份（ID）与网格ID,定义鉴定规则,确定网格中的WSNs节点;构造了网格单元中心点的计算数学模型,依据该中心点坐标确定每个网格单元的簇头,调度网格内的节点;构建了主-副-相邻簇头的数据调度传输结构,有效分散了节点所承担的负载,并对本机制性能进行理论分析.仿真结果表明：与其他机制相比,在非均布节点环境下,该算法更能有效避免网络能量空洞,其节点持续时间最长,显著消除了“漏斗效应”.     

基于MST的分布式分簇算法

为了使分簇后的网络更便于数据融合,对最小生成树(MST)的性质进行了研究,论证并实现了一种新的基于MST性质的分布式多层分簇算法.分簇过程中,节点各自独立运行该算法,利用生成的局部MST传递并融合连接信息以完成本层级的网络分簇.经过多次的连接信息间的融合,逐渐形成一个便于数据融合的多层分簇网络.实验分析表明,该算法具有收敛速度快、资源消耗低的优点.     

基于分簇的无线传感器网络克隆攻击检测方案

针对无线传感器网络面临的节点克隆攻击,提出了一种基于分簇的检测方案。该方案给网络中的消息都标记上其源节点的ID,在成簇阶段依据节点ID和RSSI值由簇头判断各个簇内是否存在克隆节点,待全部节点的ID汇聚至基站后,利用分簇算法中各个簇是不相交的子集这一特点,在基站处检测是否存在同一个ID属于多个簇的异常情况。仿真实验表明,该方案不但有较高的检测率,还能降低网络的存储和通信开销。     

一种基于模糊逻辑的簇头均匀分布算法

分簇路由协议使用分簇算法来提高网络的生命周期,簇头选择是分簇算法中一个关键环节。针对簇头选择这一过程,本文采用一种基于模糊逻辑的2轮簇头选择算法,模糊逻辑包括2个模糊描述：节点的剩余能量和节点到基站的距离。首轮基于模糊逻辑的簇头选择算法不考虑簇头之间的距离,选择结果可能出现簇头之间距离较近,分布不均匀的情况,因此,通过簇头的次轮选择,对于距离太近的簇头节点所在的簇,计算这些簇内的节点之间的链路消耗,将链路消耗最小的节点作为新簇头,使簇头分布均匀。仿真结果表明,在网络的存活节点数量和剩余能量方面,本算法优于LEACH协议和基于模糊逻辑的一轮簇头选择算法。     

MANET中基于连通支配集的组合权值簇生成算法

对移动Ad Hoc网络(MANET)中的分簇机制进行了研究,提出一种基于连通支配集的组合权值簇生成算法(WCACDS),包括分簇算法和簇结构维护策略。通过节点的移动性、最小平均发射功率、能量消耗速度三方面的组合权值来量化节点的综合性能,利用改进后的求解连通支配集算法对节点分簇,以使性能较强的节点担任簇头,并且减少分簇数量。仿真实验结果表明,所提算法有助于提高网络负载均衡能力,增强网络的健壮性及稳定性。     

基于能量的EBAPC分簇网络拓扑控制算法

低功耗自适应集簇分层型协议LEACH算法对簇头的选择具有随机性,并且没有综合考虑节点的剩余能量、分布位置。为此,提出一种基于能量的仿射传播聚类EBAPC分簇拓扑控制算法。对适应度因子重新进行定义,借鉴仿射传播AP聚类算法中聚类中心的选择策略,簇头选择综合考虑无线传感器网络节点的剩余能量和节点之间的距离因素。仿真实验结果表明,EBAPC算法较LEACH算法分簇更均匀,簇头选择更合理,网络中能量的消耗更均衡,从而延长网络寿命。     

基于均匀分簇的正三角模型节点轮换路由算法

针对节点随机分布的无线传感器网络能耗问题,提出一种在均匀分簇后采用正三角模型对簇内节点进行调度的低能耗路由算法。该算法首先计算网络内节点总能耗最小时的分簇数目,再由Sink节点选择相应数目的剩余能量最大、地理位置最优的节点为簇首,完成均匀分簇。簇内节点采用正三角模型和节点覆盖概率进行工作节点的选择。仿真结果表明,该路由算法可以均衡节点能耗,延长网络工作轮数,降低网络延迟,并体现出了更优的网络鲁棒性。     

基于适应度的簇划分算法研究

延长网络生存期、减少网络能量消耗是传感器网络一项重要性能指标,分簇方案是实现该目标的主要方法之一.通过分析影响簇状网能耗的主要能耗参数,引入节点适应度模型,并该模型运用到簇划分算法中,优化网络能量效率.算法是分布式簇划分算法,在簇划分过程中,通过比较节点局部区域能量比、通信代价比、节点度数综合能耗因素,决定簇首节点和成簇规模.仿真结果表明该算法能够降低簇间的通信重叠,均衡网络负载,与几种算法比较适应度分簇算法使网络生存时间增加的幅度虽然不是很大,但是使网络系统的稳定时间比其他2种能量有效的算法延长了近20%左右.     

IRPL: An energy efficient routing protocol for wireless sensor networks

This study aims to overcome the disadvantages of the original RPL (IPv6 Routing Protocol for Low power and Lossy networks) routing protocol (RPL including problems with energy consumption and energy load balance). We developed a relatively balanced RPL – the improved protocol (IRPL). This protocol is based on an efficient clustering algorithm and an effective topology control model of the loop domain communication route. The clustering algorithm can be used to calculate the optimal number of cluster heads by assumption of the network model. Combined with the clustering probability model and the node competition mechanism, the cluster head node in the wireless sensor network was used to complete the clustering process. In the topology control model, the wireless sensor network was divided into concentric rings with equal areas. Nodes determined the best network route, depending on different levels of ring domain and the optimal forwarding communication area defined in this study. Simulation results indicate that the IRPL routing protocol can reduce overall network energy consumption, balance network energy consumption, and prolong network lifetime.     

基于LEACH的无线传感器网络混合优化协议算法

在无线传感器网络(WSN)协议研究中,降低节点的能量损耗、延长节点的使用寿命是研究的关键问题。针对无线传感器网络中传统LEACH协议在分簇机制及数据通信方面的不足,提出了一种混合优化的改进协议--HOBDE-LEACH。新的协议采用先分簇再选举簇头的策略,提出覆盖半径种子扫描成簇算法(CR-SSCA)进行快速分簇,保证对区域的全覆盖;网络运行期间结合能量和距离考虑负载均衡,分阶段采用不同的簇头选举和通信机制。仿真实验结果表明,与LEACH协议相比,HOBDE-LEACH的第一个节点死亡的轮循次数延长了66%,50%节点死亡时的网络轮循次数延长了20%;与LEACH-EI协议相比,所提协议的第一节点死亡的轮循次数延长了50%,50%节点死亡的网络轮循次数延长了19%。改进后的协议能有效地均衡网络负载和簇头节点能量消耗,更合理地分布簇头节点,延长网络生命周期。     

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.     

基于簇头选择的移动传感网拓扑控制算法研究

针对移动传感网节点的移动性、能量有限性、动态变化性特点,提出了一种移动传感网分簇拓扑控制算法NACA.NACA算法吸收最小ID算法简便的优点,将其改进,提出新概念响应率,同时考虑了能量有限、移动速度和邻居节点数目等因素.通过实例分析,将NACA算法和WCA算法、HD算法进行比较,分析表明该算法初次收敛快,能够使得移动传...     

基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法

针对LEACH算法中簇头能量消耗过快的缺陷,提出一种基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法LEACH-G。在分簇过程中采用分组的策略,利用信标节点signpost,在选出簇头之前承担通信任务,均衡整个网络能耗,并在簇头选取阈值中引入节点与基站之间的距离以及能量参数,降低网络能耗。仿真结果表明,与LEACH相关算法相比,LEACH-G算法能够有效降低节点10%～15%的平均能耗,延长网络生命周期,提高簇头工作效率。     

基于能量感知的数据汇聚和路由协议

提出了一种分布式的高效节能的传感器网络数据收集和聚合协议,网络中节点根据与基站的远近划分成不同的层次.协议优先选择能量充足并且距离基站最近的节点直接与基站通信,其他节点的数据则通过邻接节点逐层聚合和转发,最后传送到该节点上.因为与基站通信的能量代价太高,直接与基站通信的节点能量消耗很快.当距离基站近的节点能量过低时,协议将选择距离基站较远的节点直接与基站通信.通过顶层节点迁移机制,MTP协议能够很好地将能量损耗均匀分布到所有节点.     

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.