煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究

针对现有的基于能量均衡的无线传感器网络路由协议不适应煤矿采空区应用的问题,提出了一种非均匀分簇能量均衡路由协议,即UCEB-CMF协议。该协议原理如下:优化候选簇首的选择机制,有效保证剩余能量大的传感器节点优先成为候选簇首;改进非均匀竞争半径的计算公式和候选簇首的竞争方法,在考虑剩余能量的基础上,增加了对簇首节点到Sink节点距离的考量,从而实现能耗均衡;针对煤矿采空区传感器节点易消亡的特点,提出了一种多路径路由算法,从而实现数据传输的持续性。仿真结果表明,该协议能有效均衡传感器节点能耗,延长无线传感器网络的生存期,适用于煤矿采空区。     

WSNs基于非均匀分区成簇的多跳路由协议

针对无线传感器网络中节点能量有限和能量空洞问题,提出了一种基于优化簇半径的非均匀分区成簇多跳路由算法(UZCMR)。在分簇时充分考虑节点的能量和地理位置,通过"逐层分区"的方法将整个网络以Sink为中心划分成若干个区域。每个区域中的节点通过最优簇半径进行分簇,同时使用参数使靠近Sink节点的簇的规模小于远离Sink节点的簇,并采用了最小通信代价的多跳路由。试验表明,与低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议相比,UZCMR形成的簇首分布均匀,有效均衡了节点能量消耗,缓解了能量空洞问题,显著延长了网络生命周期,也扩大了协议的适用规模。     

一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议

为了均衡无线传感器网络的能量消耗,延长网络的生存时间,在研究几种基于均匀分簇和非均匀分簇的路由协议基础上,提出一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议。该协议引入能量因子和距离因子修正了LEACH协议的阈值函数。在簇间通信过程,簇头节点与Sink节点之间采用多跳通信方式,簇头与簇头之间形成一条通向Sink节点的优化路径。实验结果表明,相比于LEACH协议和EEUC协议,本文提出的新协议能够有效的均衡网络的能量消耗,延长无线传感器网络的寿命。     

基于虚拟力的能耗均衡层次路由协议

大规模无线传感器网络路由转发中主要存在节点负载不均衡,容易导致"热区"中节点过早死亡,从而大大降低传感器网络生存时间的问题.针对这一问题,本文提出一种新的路由协议ECFP,首先利用节点与Sink节点的最短跳数建立簇首竞争半径,根据簇首竞争半径选择剩余能量较高、链路质量较好的节点出任簇首,然后基于虚拟力模型进行非均匀分簇,最后簇首之间多跳将信息传输至Sink节点.实验结果表明本文提出的协议在能耗均衡性和网络生存时间方面都具有较好的性能.     

一种新的基于LEACH的WSN分簇协议

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%。但是,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成＂热区＂的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法（CEUC）。改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量。仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了无线传感器网络的节点能耗,延长了网络的存活时间。     

一种新的基于LEACH的WSN分簇协议

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%.但是,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成" 热区"的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法(CEUC) .改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量.仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了无线传感器网络的节点能耗,延长了网络的存活时间.     

一种可控簇规模的能耗均衡路由协议的设计

无线传感器网络路由研究的主要难点在于节点负载不均衡,容易导致某些节点能量提前耗尽,从而使得传感器网络过早死亡.针对这一难点,本文提出了一种可控簇规模的能量均衡路由协议(CCERP).该协议综合考虑节点的剩余能量、节点与邻居节点的链路质量、节点的度选择簇首节点,然后根据节点距离Sink节点的最短跳数控制簇首竞争半径,从而控制簇规模,接着利用虚拟力模型进行普通节点成簇,最后簇首通过多跳路由将采集的数据发送至Sink节点.该协议在簇首选举、簇规模控制和簇首间路由都充分考虑了负载均衡,实验结果验证了该协议具有较好的能耗均衡性.     

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.     

基于多Sink的长链状无线传感器网络功率控制算法

长链状无线传感器网络常用于矿井、隧道等特殊场景,传统的无线传感器网络由于只有一个Sink,应用在长链状无线传感器网络中容易造成Sink周围区域出现“热区”现象,影响网络整体生存期,为了解决上述问题,降低长链状无线传感器网络的整体能耗,延长网络生存期,提出一种多Sink分布式功率控制算法,该算法引入多Sink的网络结构,同时采用非均匀成簇的思想,将多Sink网络结构和分簇的Voronoi scoping路由算法进行结合,为每个Sink分配最优的通信半径和发射功率,将各Sink作为簇头,对网络进行分簇,从而在保证网络覆盖率的前提下,优化网络拓扑,仿真结果表明,该算法在连通度、能耗有效性、分簇干扰和网络性能上具有优势,可以有效的降低网络整体能耗、延长网络生存期。     

基于控制的低能耗多跳分簇路由协议

针对无线传感器网络(WSN)的多跳分簇协议中,Sink节点附近的簇头能量消耗过快,簇头分布不够均匀,多跳链路不够高效等关键问题,提出了基于控制的低能耗多跳分簇路由协议。通过控制成簇数量与大小、多跳链路能耗、轮数与每一轮中的数据传输量来解决以上问题。仿真结果表明：所提协议与低功耗自适应分簇(LEACH)协议和基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议(EEUC)相比,网络稳定期分别延长了138%和13%,网络生命期分别延长了13%和8%,因此能够有效地降低网络能耗,均衡网络负载,延长网络生存时间。