一种能耗均衡的无线传感器网络分簇路由算法

针对分簇路由协议分簇不均匀及能耗不均衡等问题,提出一种基于能量和距离因子的分簇路由算法。通过加入能量和距离因子对簇头选择的阈值公式进行改进,延长竞选出的簇头工作时间,增加备择簇头以减少重建簇的轮数,从而降低选举消耗的能量。在广播当选信息之前加入等待时间,普通节点选择与其通信代价最小的簇头所在簇申请加入。建立最优路径进行簇间路由,并采用单跳和多跳相结合的方式。仿真结果表明,与EECS算法相比,该算法可减少约8%的能耗,并有效均衡节点能耗,延长网络生命周期。     

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。     

半集中式能耗均衡多跳分簇协议

提出半集中式能耗均衡多跳分簇协议SCPEBMT,协议将基于节点剩余能量选举簇头的算法应用到网络中,同时在簇头之间采用最短多跳路由算法.基站广播簇头信息和最短多跳路由.在建立多跳路由路径以及建立簇的过程中,充分考虑源节点与目标节点的能耗均衡,并提出能量距离的概念.实验结果显示,和Leach协议,EBCA协议,LEACH EE协议相比,SCPEBMT提高了网络能耗均衡性能,延长了网络生命时间.     

基于LEACH协议的动态轮时间算法——LEACH-DRT

为延长无线传感器网络(WSN)的生存时间,针对低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议中分簇不均匀和轮时间固定的问题,提出了一种基于LEACH协议的动态轮时间(LEACH-DRT)算法。通过基站获取簇和簇内成员节点信息,根据簇内成员节点数和簇内剩余能量计算出各簇的轮时间,并由基站将时间信息发送至各簇,各簇按接收到的时间信息进行工作。同时,利用新的簇头选取机制,避免了因簇头节点能量不足导致的数据丢失和成员节点的无谓消耗。分析和仿真结果表明,改进后的算法比LEACH协议延长了约4倍的网络生存时间,数据丢失率降低了约18%,在均衡网络能量消耗和降低数据丢失率方面取得了较好的应用效果。     

基于分簇的无线传感器网络数据汇聚传送协议

提出了一种基于分簇的无线传感器网络数据汇聚传送协议CDAT(a cluster-based data aggregation and transmission protocol for wireless sensor networks).CDAT通过均衡能耗的分簇方法及数据预测传送机制,可以有效延长网络的生命期.在簇头选取阶段,利用应用期望的无缝覆盖率与所需簇头数的数学关系,限制节点竞选簇头的初始概率,并联合节点的度和剩余能量来选取簇头;在数据聚合阶段,簇头广播消息,接收所有加入该簇的成员节点,然后对簇内数据进行聚合;在数据传送阶段,利用数据在时间上的相关性,簇头在满足传送精度的要求下,采用预测传送机制将数据传送给基站,通过该机制,网络有效地减少了数据传送的次数.理论分析和模拟实验结果表明,CDAT协议在满足应用期望的服务质量要求下,通过均衡能耗、减少数据传送次数,使得网络生命期优于LEACH(low-energy adaptive clustering hierarchy),PEGASIS(power-efficient gathering in sensor information systems)等协议.     

基于能量密度的无线传感器网络能量预测成簇算法

降低网络能耗、延长网络生存时间是无线传感器网络设计的重要目标.在分析现有主要成簇算法的基础上,提出一种基于能量密度的无线传感器网络能量预测成簇算法EPCBD(energy prediction clustering algorithm based on energy density).算法中,节点根据其通信范围内的能量密度与网络平均能量密度之比确定自己成为簇头节点的概率.为节省每轮成簇初始阶段节点进行广播所消耗的能量,建立了节点消耗能量的预测机制.仿真实验结果表明,与现有主要成簇算法相比,新的成簇算法拥有更长的网络生存周期和更优的网络监控质量.     

一种适用于多基站环境的WSN分簇路由协议

在多基站部署于网络外部的环境下，网络边缘的节点与基站通信所需的能耗相比其他节点更少，但它们与大部分节点距离较远，不适合当簇头。传统LEACH算法每轮簇头数量不等且分布不合理。针对上述问题提出一种适用于多基站环境带有中转节点的分簇路由协议，在优先选靠近簇内质心且能量较高的节点作为簇头的同时，利用靠近基站的普通节点做中转，以此减轻簇头的能耗负担，同时改进了分布式的簇头选举方法来保证每轮的簇头数相同，进一步减少不必要的能耗。经仿真测试，该方法能让节点能耗更加均衡，并有效延长网络的使用寿命。     

基于移动Agent的WSN多层分簇算法

针对无线传感网分簇中每轮节点能耗不均衡的问题,提出一种基于移动Agent的多层分簇(MABMC)算法.构建多层分簇能量模型,采用移动Agent技术选举每轮簇头并收集数据.仿真实验结果表明,与能量有效的多层分簇算法和低功耗自适应集簇分层型算法相比,该算法可减少网络每层轮数的能耗,提高能耗均衡度,延长网络生命周期.     

一种无线传感器网络动态成簇数据融合算法

针对无线传感器网络应用于突发事件的场合,提出一种基于事件驱动的动态成簇数据融合算法。在综合考虑事件严重程度及节点剩余能量等因素的基础上,算法选择刺激强度大且剩余能量多的节点担当簇头。簇头节点通过广播成簇消息实现动态成簇,并动态调整每一轮数据融合延迟时间,提高了数据融合效率。仿真实验结果表明,与TEEN协议相比,该算法具有较低的节点平均能耗和较佳的网络数据融合延迟时间。     

基于分簇的无线传感器网络数据汇聚传送协议

提出了一种基于分簇的无线传感器网络数据汇聚传送协议CDAT(a cluster-based data aggregation and transmission protocol for wireless sensor networks).CDAT 通过均衡能耗的分簇方法及数据预测传送机制,可以有效 延长网络的生命期.在簇头选取阶段,利用应用期望的无缝覆盖率与所需簇头数的数学关系,限制节点竞选簇头的初 始概率,并联合节点的度和剩余能量来选取簇头;在数据聚合阶段,簇头广播消息,接收所有加入该簇的成员节点,然后对簇内数据进行聚合;在数据传送阶段,利用数据在时间上的相关性,簇头在满足传送精度的要求下,采用预测传 送机制将数据传送给基站,通过该机制,网络有效地减少了数据传送的次数.理论分析和模拟实验结果表明,CDAT 协 议在满足应用期望的服务质量要求下,通过均衡能耗、减少数据传送次数,使得网络生命期优于LEACH(low-energy adaptive clustering hierarchy),PEGASIS(power-efficient gathering in sensor information systems)等协议.     

一种新的无线传感器网络均匀分簇路由协议

针对LEACH算法中,簇头位置分布不合理时导致的簇内通信能耗不均和簇的覆盖区域重叠的问题进行了改进,提出了LEACH_UD算法,一是在簇头的初次选举阶段,要考虑簇头之间的距离,使簇头大致均匀地分布在监测区域;二是取消LEACH协议中每轮重新成簇所带来的额外能量消耗,当初次簇头确定以后,簇的数量和分布不再变化,每一个簇的下一轮簇头由上一轮的簇头根据节点的能量情况来指定。用NS2对LEACH算法和LEACH_UD算法进行了仿真和比较,验证了LEACH_UD算法的有效性。     

一种分布式能量高效的WSNs非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络(WSNs)多跳通信方式中存在的"热区"问题,提出了一种分布式的、能量高效的非均匀分簇(DEEUC)路由协议。该协议将节点的剩余能量作为簇首选择的一个重要指标,候选簇首由上轮簇首根据簇内成员节点的剩余能量指定,候选簇首能否最终成簇首也是其能量竞争的结果。在DEEUC协议中,簇首以多跳的方式与基站进行通信并选择正向单位能耗最小的邻居簇首作为路由节点以节约能耗。仿真实验表明:DEEUC能较好地提高网络能效,延长网络生存时间。     

WSN中一种高效节能的分簇路由协议

针对传感器网络存在的节点能耗过快问题,提出了一种新的分簇路由协议EEGC。该协议底层拓扑采用分簇及簇内部分覆盖算法,有效地降低了网络能耗。上层拓扑采用近簇头单跳通信、远簇头多跳通信的方式,缓解了内环簇头能耗过快的问题。同时,以簇头剩余能量决定簇及簇间路由的重构,进一步提高了控制消息的效率。仿真验证表明,EEGC协议的网络寿命明显优于LEACH。     

一种适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络已广泛应用于人们的生活中,本文基于WSN(Wireless Sensor Networks)自组织及能耗特性,以LEACH路由协议算法为基础,提出一种优化了节点信息传送方向的适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络算法.算法改进了WSN的组网方法,采用优先选择距离基站更近的簇头进行组网的方法.首先,网络随机产...     

基于能量高效的无线传感器网络LEACH协议改进

针对无线传感器网络节能问题,详细分析了经典分簇协议——LEACH,在其基础上针对LEACH的不足进行改进,提出了一种能量高效的分簇路由协议。该协议在簇头选举的算法中纳入节点剩余能量作为参数,提出各簇独立进行的簇头轮换机制,控制簇头在簇中的分布和各簇成员节点数目,并采用基于阈值的单跳与多跳相结合的簇间通信方式。仿真结果表明,改进后的协议较LEACH能够有效节约节点能量,均衡网络各节点消耗,显著延长了网络生存周期。     

基于LEACH的无线传感器网络分簇路由算法

路由协议是无线传感器网络的重要组成部分之一,而路由算法在路由协议中起着至关重要的作用。文章在LEACH算法基础上,提出一种改进的路由算法,改进后的算法采用相对固定的成簇方式,每隔一轮重新构建簇。利用图论中的prim算法,选择每轮中Ped最大的簇头作为根节点,在簇头节点之间构造树形路由,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到根节点,然后通过根节点将整个网络收集到的数据发送到基站。仿真结果表明,与LEACH算法相比,改进算法降低了能耗,有效延长了网络生存周期。     

基于分层的无线传感网络多跳分簇路由算法

为了提高无线传感器网络的连通性和能量效率,提出了一种基于分层的多跳分簇路由算法LBMC(Layer Based Multi-hop Clustering routing algorithm)。LBMC算法在根据通信代价分层的基础上计算每层的最优簇首个数,簇首间采用多跳通信,同层间簇大小同构,不同层间簇大小异构,从而使各簇首间的能耗均衡,解决无线传感器网络中存在的‘热点’问题。仿真结果表明,LBMC算法与早期的几种分簇路由算法相比,提高了网络的能量效率,使整个网络的能耗更均衡,延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络簇头多跳路径路由算法

在LEACH协议特定簇头选取(DCHS)算法的基础上,提出了一种基于蚁群优化(ACO)的簇头间多跳路径(ACO-CHMP)路由算法。该算法先采用DCHS算法分簇,在稳态运行阶段,利用改进的ACO算法找到从距基站最近簇头节点到基站的遍历所有簇头节点的最优路径,然后从该簇头节点开始沿着最优路径进行数据传输到基站。仿真结果表明:与LEACH算法、DCHS算法和ACO算法相比,该算法极大地均衡了网络的能量消耗,延长了无线传感器网络生命周期。     

Distributed clustering algorithms for data-gathering in wireless mobile sensor networks

One critical issue in wireless sensor networks is how to gather sensed information in an energy-efficient way since the energy is a scarce resource in a sensor node. Cluster-based architecture is an effective architecture for data-gathering in wireless sensor networks. However, in a mobile environment, the dynamic topology poses the challenge to design an energy-efficient data-gathering protocol. In this paper, we consider the cluster-based architecture and provide distributed clustering algorithms for mobile sensor nodes which minimize the energy dissipation for data-gathering in a wireless mobile sensor network. There are two steps in the clustering algorithm: cluster-head election step and cluster formation step. We first propose two distributed algorithms for cluster-head election. Then, by considering the impact of node mobility, we provide a mechanism to have a sensor node select a proper cluster-head to join for cluster formation. Our clustering algorithms will achieve the following three objectives: (1) there is at least one cluster-head elected, (2) the number of cluster-heads generated is uniform, and (3) all the generated clusters have the same cluster size. Last, we validate our algorithms through an extensive experimental analysis with Random Walk Mobility (RWM) model, Random Direction Mobility (RDM) model, and a Simple Mobility (SM) model as well as present our findings.     

层次拓扑结构的无线传感器网络能量模型

能耗效率是无线传感器网络中非常重要的性能指标。为了提高网络能耗效率,研究无线传感器网络中的能量模型是非常必要的。针对无线传感器网络层次拓扑结构模型,根据传感器节点工作能耗特点和在网络中承担的不同角色,推导出普通传感器节点、簇头节点能耗模型;并对单跳和多跳两种传输方式的网络能耗以及能耗最小时的最优簇头数进行理论分析和计算,对比了不同传输方式的网络能耗。通过理论分析推导出网络能耗和最优簇头数公式,将为设计能量有效的无线传感器网络拓扑结构算法和通信协议提供指导和理论基础。