改进蚁群算法的无线传感器网络路由优化与路径恢复算法

无线传感器网络中的能耗问题一直是研究的热点之一。为了寻找网络中数据传输的最优路径,提出了一种新的基于蚁群算法的无线传感器网络路径寻优和恢复算法。通过改进的启发函数,综合考虑节点通信时的传输距离、传输方向和剩余能量,使得从源节点到目的节点能够找到一条最优的路径,以降低网络的能量消耗、延长网络的生存周期。同时提出了基于死亡节点的路径恢复策略,使得在最优路径上出现节点死亡的情况时,最优路径能够快速恢复,以减少路径再次寻优的时间。通过仿真实验,结果表明新的蚁群算法能够有效降低节点的能量消耗,延长网络生存周期,并在出现节点死亡时,能够对最优路径进行快速恢复。     

图论在无线传感网络路由协议中的应用研究

为降低无线传感网络节点能耗,延长网络生存时间,将图论最优选址问题用于分簇路由协议设计。依据节点剩余能量,结合图论的中心论算法进行簇头选举,以降低和平衡簇内能耗。依据下一跳簇头的能量消耗情况,使用Dijkstra算法设计最佳路由,确定最佳跳数,以降低数据传输的通信能耗,均衡全网能量。将此算法用于机场助航单灯监控系统,并与AL-CAME和ECOMP协议进行对比,仿真结果表明,此算法网络开销最小,节点剩余能量值远大于其他两种算法,网络能耗分布更为均衡,有效延长了网络的生命周期。     

无线传感器低功耗路由算法

为了使无线传感网络维持在小的路由信息的同时进一步降低无线传感网络节点能耗,提出了一种改进的LEACH算法。该算法采用多跳路通信方式,对簇头与sink节点的通信过程中的节点能耗进行优化。为了避免能量过低的节点被作为簇首的情况,在每一轮的簇首选举过程中,节点剩余能量成为选举簇头节点的重要指标。然后用MATLAB进行仿真,实验证明,与经典LEACH算法相比,改进LEACH算法网络能量消耗更加均衡,使网络的生存时间有很大程度上的提高。     

线性WSNs能耗均衡的非均匀网络部署方案

针对线性无线传感器网络中存在能量空洞的问题，给出一种线性无线传感器网络能耗均衡的非均匀网络部署方案。该方案证明了除距离Sink节点最远的子监测区域之外，剩余子监测区域从远到近使其传感器节点数量呈等比递增时可实现网络能耗均衡，同时需随机部署足够数量的中继传感器节点用于转发数据。经实测数据仿真表明，所提方案能有效地解决能量空洞问题，使得线性无线传感器网络可以实现均衡能耗的目的，且能够大大延长网络的寿命，对于提高实际线性无线传感网络的性能具有重要意义。     

面向城市配电网的延长网络寿命路由算法

配电网智能化是提高供电可靠性和供电质量的重要手段,对配电网状态进行实时监测是实现配电网智能化的重要基础。无线传感器网络以其独有的组网灵活性、可扩展性和自组织自恢复能力,在智能配电网通信中得到了广泛关注。路由算法是无线传感器网络的网络层关键技术,算法应从整个网络系统角度,考虑网络能量的均衡使用,最终延长网络寿命。而传统的无线传感器网络因节点受能耗及路由算法限制,网络寿命较短。研究配电网应用场景下的能耗均衡路由算法成为无线传感器网络应用的一个关键问题。文中提出一种面向城市配电网的延长网络寿命的路由算法,能够平衡网络节点能量消耗,进而延长网络寿命。仿真结果表明,提出的方法能够有效延长网络寿命,适合在配电网通信中使用。     

环境监测中无线传感器网络路由算法的改进

针对无线传感网在环境监测应用中节点能量的问题,基于PEGASIS算法设计了一种改进的路由算法PBRE。该算法采用了改进的距离门限策略(短链聚合策略),并在簇头选举过程中综合考虑了节点发送数据的能耗和剩余能量。实验表明,该算法在延长网络生存时间和数据传输时效性上的有效性,且具有一定程度上的避障功能。     

自适应人工免疫网络算法的无线传感网络拓扑结构优化

无线传感器网络(MWSN)具有动态拓扑的特性,因而节点移动、能量消耗等影响因素会导致传感器网络的寿命。在现有层次型拓扑控制算法的基础上,借鉴adhoc网络层次拓扑生成算法WCA的设计原理,提出一种应用于无线传感器网络的新型层次型拓扑结构优化算法。该算法综合考虑节点的能量和位置状况,为每个节点定义不同的权值,从中选出性能优越的节点担任簇首,同时通过设置节点度参数来确保最优的拓扑结构。同时依托自适应人工免疫网络算法,用于实现MWSNs的目标。仿真结果表明,改进的人工免疫网络算法(KC-AAINA)有助于找到良好的聚类配置和簇头数量,限制了节点能耗,改善了MWSN的网络寿命、能量消耗和分组传输,从而提高网络生命周期。     

无线传感器网络的SMAC协议跨层优化

针对无线传感器网络中,由于个别节点因能量消耗大而加快网络消亡问题。本文采用能量均衡思想对SMAC协议进行跨层优化,提出了b-SMAC协议,节点可根据路径能耗来更新路由表,有效优化选择下一跳的节点,达到无线传感器网络中节点能耗均衡的目的。NS-2软件仿真结果表明,b-SMAC比SMAC协议更有效解决能量非均衡消耗问题,减少了网络消耗,延长了网络生存周期。     

高效节能的无线传感器网络数据收集协议

无线传感器网络中的节点具有有限的能量,为了延长网络寿命,提出了一种分布式的高效节能的无线传感器网络数据收集协议DEEC-MR.协议中节点根据自身剩余能量竞争簇头,每个簇头节点根据相邻簇头节点与基站的距离、剩余能量等信息寻找父簇头节点,构造一颗以基站为根的近优最小汇集树.簇头将采集到的数据聚合后沿汇集树以多跳的方式传输至基站.仿真实验证明该协议能有效降低网络能耗,与其他两种数据收集协议(LEACH,PEGASIS)相比,DEEC-MR将网络寿命分别提高1600％和200％,同时使能耗均匀分布在每个节点上,避免部分节点过早死亡,具备很高的可靠性.     

WSNs中基于代理机制的移动Sink路由算法

在移动无线传感器网络中,提高数据发送成功率和减小网络能量消耗是移动Sink路由协议研究的重点.提出一种基于代理机制的数据传输协议(ABR),论证了利用“代理节点足迹链”在提高数据发送成功率方面的优越性;采用节点位置收敛和直接更新相结合的Sink节点位置更新策略,有效平衡网络能耗与传输时延的矛盾.仿真结果表明ABR在提高网络性能方面有很大的优势.     

高压输电监测无线传感网功率控制算法

为了延长网络生命周期,解决高压输电监测的无线传感器网络中节点能量受限问题,结合应用背景的实际特点,提出一种基于节点动态聚类的功率控制算法。该算法以高压输电监测的网络架构为基础,分析传感器节点间的空间几何位置关系,综合考虑空间几何信息与节点剩余能量,利用聚类分析方法对网络内具有相似性的节点进行动态聚类,使数据转发在类区域代表节点之间传递。同时,采用可变的功率调制技术进行数据传输。仿真结果表明,该算法能够有效地降低网络能量消耗,并延长网络的生命周期。     

基于节点密度的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络(WSN)分簇路由协议中簇结构分布不合理,节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于节点密度的非均匀分簇路由协议EDUCP.该协议考虑网络中节点的疏密情况,控制节点竞争区域的范围,使密度大的区域的节点成为簇头的概率增加,将剩余能量大、能耗速度慢的节点选为簇头,使簇头分布更加合理;在多跳通信链路选择时,通过对Euclid距离的判断在簇头和基站之间选择中继节点,进一步减少节点的能量消耗.实验结果表明,EDUCP在网络生存周期、能量均衡等方面具有较好的性能.     

基于LEACH的无线传感器网络簇首选取改进算法

针对无线传感器网络(WSNs)LEACH路由协议中簇首选取不合理和能耗过高等问题,提出了一种基于LEACH的簇首选取改进算法LEACH-M。通过利用ZigBee协议中的分布式地址分配策略,首先计算出各节点的网络地址,然后结合其剩余电能来优化簇首选取阈值。此外,通过在LEACH-M中加入簇首竞争轮换机制,一方面均衡了WSNs的能耗负载,另一方面避免了簇首提前死亡而导致的路由瘫痪。NS-2.35仿真实验表明,在100 m×100 m的小面积监测和300 m×300 m的大面积监测中,所提出的算法最多能够延长33%的网络寿命,降低46%的网络能耗,增加68%的基站数据接收量。     

基于最小流量的智能配电网WSNs通信模型

为了解决无线传感器网络(WSNs)的规模大、分布广而带宽有限与智能配电网对通信数据实时性和可靠性有上确界之间的矛盾,提出了一种基于最小流量的无线传感器网络路由通信模型。以无线传感器网络链路节点中接收到数据与发送出的数据之间的流量平衡为切入点并结合无线传感器网的通信约束条件以及配电网数据传输的实时性需求,建立了基于最小流量的智能配电网无线传感器网络的路由通信模型。利用庞特里雅金极值的方法构建出所设计智能配电网无线传感器网络通信模型的哈密尔顿函数。利用极值存在的唯一性,从必要性出发判断出无线传感器节点是否在最优路链路径上。并给出了最优控制模型的求解过程。最后对采取所提出的通信模型的延时时间、网络能量消耗、数据传输能力以及数据传输的错误率对比测试。结果表明,所提出的通信模型完全能够满足智能配电网通信需求。     

一种用于无线传感网中节点供电的系统设计

节点的能量消耗是限制无线传感器网络发展的主要因素之一,能量消耗不可避免,如何设计一种高效可循环的能量系统对于促进无线传感器网络发展具有重要的意义。在无线传感器网络节点上采用太阳能自供电技术可以有效地提高传感器节点的使用寿命和降低能耗。通过对比分析,设计出一套基于太阳能发电的无线传感器网络节点的供电系统。经实验测试,该系统具有可靠性高,节能效果好的优点,具有一定的推广价值。     

适用于低数据聚合率网络的能耗均衡路由算法

有效的分簇算法是实现无线传感网络能耗均衡,延长网络生存周期的关键。针对概率分簇算法随机选择簇首(CH)引起的低残余能量节点被选为簇首及迭代次数高的问题,提出一种新的半集中式分簇方法,候选簇首由前簇首推荐并通过候选簇首间竞争决定最终簇首;针对重负荷网络中的能量热区问题,引入非均匀分簇和单跳、多跳混合传输机制,提出一种适用于低数据聚合率网络的半集中式非均匀分簇(SCUC)的能耗均衡路由算法。仿真实验结果表明,SCUC算法第一个节点死亡时间较HEED算法延长111.24%,较EEUC延长74.62%。所提算法有效均衡网络能耗,延长生存周期。     

基于NS2的LEACH协议仿真与分析

无线传感器网络分簇路由协议,通过簇头节点协调簇内节点之问的工作,可以有效的减少能量消耗,提高网络的性能。而LEACH协议是经典的分簇算法,是目前重点研究的路由技术。本文对LEACH协议工作原理进行了分析。在此基础上,详细介绍了使用NS2软件仿真无线传感器网络路由协议LEACH的方法,并以能量消耗和网络生命周期为衡量网络性能的指标,将仿真结果与MTE路由协议进行了对比分析,得出了LEACH协议能有效的降低能耗,延长网络的生命周期。     

无线传输中降低系统功耗的方法研究

本文介绍现有的节能无线路由协议计算方法,指出其实际存在的技术问题,对无线数据传输的能量消耗问题进行了分析,同时研究高效节能的内部传输控制方法,针对大规模无线传感器网络提出了防止产生广播风暴的基于分簇的能量控制路由算法,在降低能耗的同时也延长了系统的使用寿命。     

基于能量均衡的无线传感器在配电网的部署算法

为了提高配电通信网的可靠性,针对宽带无线网络覆盖配电网存在信号盲区等问题,给出一种无线传感器延伸覆盖网络模型。考虑到能量、通信距离受限的无线传感器在配电网中采用多跳通信方式,致使与sink相邻的节点能量消耗大,易出现能量空洞问题,提出一种基于能量均衡的无线传感在配电网的部署算法。该算法以网络效率作为优化目标,在已知采集节点数和节点之间距离的前提下,求解出最优中继节点部署方案和各采集节点的传输距离。仿真结果表明,该算法符合配电网中的无线传感器的网络部署要求,能够延长网络生命周期、提高网络效率。     

无线传感器网络中一种能量有效的混合式拓扑控制算法

与AdHoc网络不同,无线传感器网络以降低节点的能耗作为首要的设计目标.针对节点能量有限的特点,提出一种能量有效的混合式拓扑控制算法--EAHTC算法.该算法优先选择剩余能量高的节点担任簇头节点,而且算法采用局部信息,动态调节节点通信范围,改变一跳可达邻居数量,从而减轻MAC层负担达到节能的目的.同时在网络运行过程中,算法通过周期性重新选举簇头,减小并均衡网络中节点的能耗,从而进一步延长了网络的生存期.仿真结果验证了该算法的有效性.