基于非均匀分簇和信息熵的无线传感网络路由算法

针对无线传感网络分簇算法中能量分布不均衡导致的“热区”问题,提出一种基于非均匀分簇和信息熵的路由算法。在簇头选举和竞争半径计算过程中综合考虑节点能量、节点密度和节点距基站距离,均衡簇头能耗以延长生存时间。采用簇间单跳多跳混合通信的路由规则,减少簇间通信能耗。对节点信息熵进行数据融合,引入融合权重系数减小数据融合的不确定性,提高数据融合效率。仿真结果表明,与LEACH、EEUC和EBUCA相比,该算法能够有效均衡网络能耗,延长网络生命周期。     

基于博弈论能耗均衡的WSN非均匀分簇路由协议

在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点间能耗不均容易引发 “能量空洞”现象,影响整个网络的性能。针对这个问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的非均匀分簇路由(GBUC)算法。该算法在分簇阶段,采用非均匀分簇结构,簇的半径由簇头到汇聚节点的距离和剩余能量共同决定,通过调节簇头在簇内通信的能耗和转发数据的能耗来达到能耗的均衡;在簇间通信阶段,通过建立一个以节点剩余能量和链路可靠度为效益函数的博弈模型,利用其纳什均衡的解来寻找联合能耗均衡、链路可靠性的最优传输路径,从而提高网络性能。仿真结果表明:与能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法和非均匀分簇节能路由(UCEER)算法相比,GBUC算法在均衡节点能耗、延长网络生命周期等性能方面有显著的提高。     

一种基于成簇优化的无线传感器网络非均匀分簇算法

针对大规模无线传感器网络中靠近基站的簇头需要转发大量数据而能量消耗较快的特点,提出了一种基于成簇优化的非均匀分簇算法。该算法通过对构建的传感器网络模型进行非均匀分层,然后各层独立展开簇的组建来实现非均匀分簇,在簇头选举阶段依据节点剩余能量及节点离层中间线距离的加权和来优化簇头选举方法。分簇完成后,簇头调整通信距离,构建簇头间动态的多跳路由。仿真实验结果表明,新算法生成的簇头数目稳定,拓扑结构合理,与LEACH算法和EEUC算法相比能较好均衡簇头的能耗,延长网络寿命。     

基于Markov流量预测和改进蚁群算法的分簇自适应路由

为了改进传统分簇路由协议的被动轮换簇头导致的簇头过早死亡,以及寻找簇间多跳路由时仅考虑长度因素而导致路径拥塞的缺陷,提出了一种基于Markov预测节点数据流量和改进蚁群算法的分簇路由协议;在网络初始化阶段,Sink节点对整个网络进行非均匀分簇以避免"盲区";簇成员节点存储自身的状态序列并能预测在未来时刻的数据流量,当簇头需要轮换时,簇头管理节点接收节点预测数据并选择具有最小数据流量的节点作为新簇头;在寻求簇间多跳路由时,引入改进的蚁群算法,使得簇头在选择下一跳节点时,综合考虑路径长度、节点剩余能量以及路径拥挤度等因素;仿真实验证明文中的分簇路由协议能最大程度地均衡节点负载和延长网络的生命期,在运行到450轮时才出现第一个死亡节点,较其它方法具有较大的优越性。     

基于冗余路径和节点密度的非均匀负载均衡分簇路由

为了解决分簇路由协议中簇头由于管理簇内数据和传输簇间数据导致簇头消耗过多能量而缩短网络生存周期的问题,提出了一种基于簇间冗余路径和簇内节点密度的分簇路由协议;首先,加入能量因素以改进簇头选举方式,提出了一种基于节点密度和基站距离的非均匀分簇方法以减少靠近基站和节点密集区的簇头负载,采用节点存储多条从簇头到基站的冗余路径以增强路径的可靠性;仿真实验证明基于冗余路径和节点密度的分簇路由,能实现网络区域的非均匀分簇、最大程度地均衡节点负载,且较其它方法具有较长的网络生命期和较多的信息传输量.     

无线传感器网络的分布式竞争路由算法

在WSNs体系结构中,路由算法是网络层的关键,分簇技术在路由算法中可提高WSNs的扩展性;提出一种竞争簇头,非均匀分簇和多跳路由相结合的WSNs分布式竞争路由算法(DSA);它的核心是构建一个高效的非均匀分簇算法,通过竞争的方式候选簇头,靠近基站的簇头为簇间的数据转发预留能量,根据节点的剩余能量、簇内和簇间通信代价,每个簇头在邻居簇头集中用贪心法确定中继节点;仿真表明,DSA算法能有效平衡了簇头的能耗、均衡了网络能耗、显著延长网络生存周期.     

带有重叠区域的多跳非均匀分簇路由算法

能耗作为衡量无线传感器网络性能的一项重要指标,通常将延长生命周期、均衡能耗作为网络协议重要的设计目标.针对静态、异构、非均匀分布的网络模型,设计带有重叠区域的分簇及簇内单跳、簇间多跳的路由算法 ----- OMU分簇路由算法,该算法中簇头不再作为数据转发节点,而主要用于簇内数据的接收与融合.通过综合考虑节点剩余能量、节点密度及与基站的距离进行簇头选举并进行分簇,形成簇间重叠区域,产生用于数据转发的中继节点.同时,建立簇头与中继节点轮换机制以达到节点能耗均衡的目的,并为每个节点建立能量最省的多跳数据传输路径.仿真结果表明,所设计的分簇路由算法,特别是在大规模部署的无线传感器网络中,能有效减少和均衡能量消耗.     

一种新的基于链簇式的WSN不均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中节点耗能不均衡的情况,提出一种基于链簇式的不均匀分簇路由算法(URCC)。在簇首选举机制中,以能量变化为度量确定簇头数以及不均匀分簇的大小,同时以邻节点数及剩余能量作为权重选举簇首。路由采用链式路由,由距离基站近的m个簇首分别成链并构成一条高级链,并将稳定阶段分为m个阶段,依次从m个簇首中随机选取一个簇首作为链头与基站通信,降低簇重建的频率。仿真实验表明,该算法不仅有效均衡了簇内节点间的能量消耗,同时兼顾了簇头之间的能量均衡,有效延长了网络的存活时间。     

基于非均匀分簇的WSN双簇头路由算法

针对无线传感器网络中多跳通信造成的“热区”问题,改进EEUC路由协议,提出基于非均匀分簇的WSN双簇头路由算法。将数据监测区域分为近区与远区,各区域的簇内可产生主副两个簇头,近区的副簇头负责转发数据,以分担主簇头的能耗;远区的副簇头负责采集数据和融合数据,以减少簇内节点通信代价。仿真结果表明,与LEACH和EEUC算法相比,所提算法网络生存期分别延长了22.9%和10.1%,平均能量消耗减少了29.3%和8.6%,有效地均衡了网络负载,延长了网络的生命周期。     

基于PSO的无线传感器网络非均匀分簇路由协议

提出并分析了一种能量均衡的集中式非均匀分簇路由协议EBUCP(energy-balanced unequal clusteringprotocol),本协议采用非均匀分簇和簇间多跳路由有机结合的方式。应用PSO算法,EBUCP选择一组最佳节点担任簇头并将网络划分为大小不等的簇,不仅最小化簇头和簇成员的距离以减小簇内通信能耗,同时使得距离基站较近的簇具有较小的几何尺寸来平衡不同位置簇头的能耗。EBUCP根据节点剩余能量和节点与基站距离确定簇间多跳路由,每个簇头在所有簇头集合中运用贪婪算法选择其中继节点。仿真实验结果表明,与LEACH和PSO-C协议比较,EBUCP的网络生存周期明显延长,能耗均衡性能更好。     

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。     

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...     

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。     

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.     

基于量子遗传算法的无线传感器网络路由研究

通过分析无线传感器网络(WSN)分簇路由算法中簇首节点分布,能量消耗,数据传输等问题,提出了一种基于熵权法量子遗传算法的路由算法,该算法在簇首的选举过程中采用熵权法动态的确定节点剩余能量、节点间的通信距离、节点度数和节点与基站的距离这四个因素的权值系数,在簇首选举结束后,利用量子遗传算法寻找出一条遍历所有簇首与基站的路由,通过最佳路由将所采集的数据传输给最终的基站节点。该算法实现了合理的簇首选举,并在簇首间采用最佳路由的方式向基站传输数据的功能。仿真结果分析表明,该算法在网络生存周期、能耗均衡方面均优于LEACH、CECA-GA算法,达到了延长了网络生存周期,均衡能耗的目的。     

一种基于时间延迟机制的WSNs非均匀分簇算法

为减少无线传感器网络分簇路由协议中节点竞争簇首时多余的能耗,解决簇首能耗不均的问题,提出一种基于时间延迟机制的非均匀分簇算法。该算法使能量较多的节点被优先选为簇首,并提出了簇首竞争半径的计算方法,确保其数目稳定且位置均匀分布。成簇过程中,节点根据最小消费函数选择簇首,簇内成员加入时考虑簇首能量、二者距离以及簇首和汇聚节点角度等因素来均衡簇首能耗。仿真结果表明:算法能有效地均衡节点能耗,延长网络寿命,分别比CHTD和EEUC算法延长了35.1%和12.9%。     

一种能量均衡的WSN多级分簇路由算法

通过分析无线传感器网络分簇路由协议中簇首选择不合理和网络负载不均衡的问题,提出一种能耗均衡的多级分簇算法,簇首通过分析已学习到的周围网络数据作出较优决策。在簇首选举方面,综合考虑了节点剩余能量和相对节点密度,选择出合适的簇首;路由方面,运用贪婪算法选择较优簇内通信方案,为簇间数据转发预留能量;簇首对死亡节点能及时发现和广播死亡信息,更好地维护网络运行。仿真和分析结果表明,该算法能选出更为合理的簇首,更有效地均衡了网络负载,显著延长了网络寿命。     

改进的异构无线传感器网络路由算法

稳定选举协议因没考虑节点的剩余能量,造成一些低能量节点当选为簇头而过早死亡,而且选出的簇头将数据直接发送给基站,导致部分距离基站较远的节点能量消耗过大而死亡。针对这两个问题,提出了一种适应于异构环境的改进的无线传感器网络路由算法。该算法在簇头选取过程中,加入节点的剩余能量和邻居节点数,使得具有较高的剩余能量且分布在密集区域中的节点当选为簇头的概率增大,并参考图论中的Dijkstra算法,实现簇头到基站低代价传输的多跳通信。仿真结果表明,与传统的稳定选举协议及其改进算法对比,该算法降低了网络的能量消耗,明显地延长了网络的稳定期和生命周期。     

分布式负载均衡的非均匀分簇算法

针对无线传感器网络生存期和能量有效性问题,提出了一种分布式负载均衡的非均匀分簇算法（DLUC）.算法采用分环模型和逐环数据传输的方式实现簇头间的多跳通信,通过在不同的环内设置不同的距离阈值,从而构建规模不等的簇,有效克服了网络中的＂能量热点＂问题.在多跳路由树形成阶段,综合考虑了中继簇头节点的能量与距离.仿真结果表明,与LEACH算法和EEUC算法相比,DLUC算法很大程度上均衡了网络节点的能量消耗,延长了网络生命周期.     

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.