无线传感器网络分簇路由协议研究

在无线传感器网络中,分簇型路由在路由协议中占据重要的地位,该协议方便拓扑结构管理,能源利用率高,数据融合简单。文章从簇头生成、簇形成和簇路由3个角度对典型的分簇路由算法LEACH,HEED,EEUC,PEGASIS进行了系统描述,从网络生命周期和节点存活数量等方面,对比了其优缺点,结合该领域的研究现状,指出了未来研究的方向。     

无线传感器网络路由分簇协议研究

无线传感器网络与传统网络的特点不同,且与人们日常生活应用息息相关。无线传感器网络不能利用传统的路由协议,网络层的路由技术在无线传感器网络体系结构中非常重要。数据融合简单、拓扑管理方便、能量利用高效是分簇路由具有的优点,是当前研究非常热门的路由技术。文章分析了无线传感器网络分簇路由概念,着重对无线传感网络路由分簇协议的分类和协议系统进行分析,为路由无线传感器网络路由分簇协议的进一步研究提供参考。     

无线传感器网络簇类路由协议的研究

介绍了无线传感器网络的概念、特点和应用,以及无线传感器网络中几个代表性的簇类路由协议,包括LEACH以及由LEACH稍加改进的LEACH—EE、DEEAC、LEACH—NEW、LEACH—C,TEEN,PEGASIS。这几种协议都使用了簇的概念,基于不同的应用,在簇头选择、簇内数据传输、簇头间数据传输等方面各有特色。分别介绍了这几种路由算法的基本原理、优缺点,以及它们之间的异同。最后,根据衡量无线传感器网络性能的一些重要标准进行了比较和总结。     

传感器网络中基于二元簇的节能路由算法

传感器网络中的分簇算法已经被证明能够有效地节约能量。据此提出了一种基于二元簇的路由算法,其基本思想是网络中的每个节点同时属于2个不同簇,利用二元性来减少在路由发现中的资源浪费,并能够更加确定地发现路由以节约资源。理论分析和模拟实验都表明,该算法在能量消耗和网络生命周期延长方面较优。     

基于扇形分簇的无线传感器网络路由算法

无线传感网络中低功耗自适应聚类分簇(LEACH)路由算法等概率选取簇首节点,容易导致整个网络节点能量损耗出现极端化,减少网络生存时间。为此,提出一种针对簇首节点选取和分簇的改进LEACH算法。该算法把整个网络区域分为四个扇形区域,在每个区域内独立进行分簇路由;然后基站根据节点剩余能量和与基站的距离进行簇首节点选择,节点根据簇首节点和基站接收信号强度选择路由方式,以均衡网络能量消耗。仿真结果表明,改进LEACH算法的网络寿命是原有LEACH算法的150%,数据吞吐量提升了3倍。     

无线传感器网络分簇路由协议研究

经典的分簇路由协议LEACH在无线传感器网络中有着非常广泛的应用,针对LEACH协议在成簇时没有考虑簇头节点的能量等因素的缺陷,为延长网络生存期在LEACH协议基础之上,在簇头选择公式中加入节点剩余能量的参数,使得选举能量较高的节点为簇头,提出改进的LEACH协议。并在网络模拟软件NS2平台下,对改进的LEACH协议与原LEACH协议进行仿真比较分析,结果表明改进后的协议中各个节点能耗均衡,避免个别节点过早衰亡,可以延长网络生存期。     

传感器网络簇间通信自适应节能路由优化算法

提出了一种用于无线传感器网络簇间通信的自适应节能路由优化算法。网络中以总体通信能耗最小为首要原则建立端到端之间的路由,并对簇间通信提出了一种优化算法,使得簇首之间相互通信时,可以在直接、中继以及协作3种不同方式中自适应地选择最节能的通信方式。所提出的路由算法可确保源节点与基站通信过程中选择到最优或次优的节能路由,并可降低由于通信覆盖盲区造成的通信中断的概率。仿真结果表明,与其他传感器网络路由算法相比,所提出的路由算法在相同吞吐量和误码率前提下每一轮都消耗更少的能量,并且在不同的节点密度下都可有效地延长网络的生命周期和工作时间。     

基于BWAS的无线传感器网络静态分簇路由算法

为提高路径搜索效率,避免动态分簇较多的能量消耗,提出了基于最优-最差蚂蚁系统(BWAS)的无线传感器网络静态分簇路由算法.BWAS是对蚁群算法的改进,在路径搜寻过程中评价出最优最差蚂蚁,引入奖惩机制,加快了路径搜索速度.通过无线传感器网络静态分簇、簇内动态选举簇头,在簇头节点间运用BWAS算法搜寻从簇头节点到汇聚节点的多跳最优路径,能减少路径寻优能量消耗,实现均衡能量管理,延长网络寿命,且具有较强的鲁棒性.通过与基于BWAS的动态分簇和基于蚁群算法的动态分簇路由的仿真实验相比较,证实了本算法的有效性.     

无线传感器网络能量均衡路由算法

设计了一种能量均衡的路由算法.路由的建立分两个阶段,在簇头建立阶段,让候选节点在覆盖范围内以剩余能量的多少和所处位置为标准来竞选簇头,以使簇头分布均匀,平衡网络覆盖;在通信阶段,根据簇头节点的剩余能量大小和其距离基站的远近,采用多跳的簇间通信方式建立路由,以此来降低簇头节点的通信负载.仿真结果表明该算法能够有效降低网络能耗和延长网络生存时间.     

WSN地理位置路由算法研究

 针对WSN位置路由算法中的距离和角度选取问题,本文研究了四种组合选取策略,并通过NS2仿真进行验证。结果表明：综合考虑角度和距离选取策略优于单一考虑角度或距离选取策略;对节点数较少的网络,采用先角度后距离策略;对节点数较多的网络,采用先距离后角度策略,更能有效地提高WSN网络能量有效性。     

一种基于K-means的WSN移动汇聚路由算法

无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为一种资源受限的网络,网络中节点的能耗直接影响了网络的性能。因此,均衡网络中的能耗,延长网络的生命周期,成为设计WSN路由算法的重要目标。于是,在LEACH-C协议的基础上提出了一种移动汇聚路由算法。分簇阶段由Sink节点计算最优簇首个数,通过K-means聚类将网络中的节点划分至不同的集群,选择通信成本最低的节点作为各集群的簇首。稳定传输阶段通过移动Sink进行数据采集,针对不同的延迟分别规划Sink节点的移动轨迹。MATLAB仿真结果表明,与LEACH和LEAHC-C算法相比簇首的分布更合理,结合Sink节点的移动策略能有效均衡网络能耗,延长网络的寿命。     

一种无线传感器网路由算法的设计与实现

讨论了无线传感器网络的特殊性,分析了其路由算法的需求。借鉴Ad Hoc网中比较成熟的AODV(Ad Hoc按需平面距离矢量)协议和DSR(动态源路由)协议,采用了按需驱动的路由策略,优化了路由建立和维护算法,提出了RODR(简化的按需路由)协议。采用该路由算法的网络协议已在由ATmega128L微处理器和CC2420构成的节点机上实现,通过组网实验,初步验证了其可行性。     

无线传感器网络动态分簇路由BWAS的算法研究

为加快无线传感器网络(WSN)路径搜索速度,减少了路径寻优能量消耗,提出了基于最优-最差蚂蚁系统(BWAS)算法的无线传感器网络动态分簇路由算法。该算法是基于WSN动态分簇能量管理模式,在簇头节点间运用BWAS算法搜寻从簇头节点到汇聚节点的多跳最优路径,以多跳接力方式将数据发送至汇聚节点。BWAS算法在路径搜寻过程中评价出最优-最差蚂蚁,引入奖惩机制,加强搜寻过程的指导性。结合动态分簇能量管理,避免网络连续过度使用某个节点,均衡了网络节点能量消耗。通过与基于蚁群算法(ACS)路由算法仿真比较,本算法减缓了网络节点的能量消耗,延长了网络寿命,在相同时间里具有较少的死亡节点,具有较强的鲁棒性。     

能量不均衡的传感器网络路由算法研究

结合实际应用中传感器网络能量分布不均衡的特点,分析了以低功耗自适应集簇分层型协议(Low Energy Adaptive Clustering Hierachy Protocol,LEACH)为代表的分簇路由协议存在的不足。在改进LEACH协议的基础上,提出了LEACH-SCE协议,并以二级能量异构网络为例通过MATLAB软件对协议的性能进行了仿真验证,仿真结果表明,通过优化高能节点的簇头选择概率,改进协议可以更加有效地利用网络能量,同等条件下,比LEACH协议的生存周期提高了31%,有效节约了网络成本。     

基于仿人体血管路径WSN故障容错路由算法研究

为提高无线传感器网络(WSN)故障容错性和传输稳定性,实现网络负载均衡,提出了一种仿人体血管路径的WSN故障容错路由算法.通过研究人体血管路径特性,将其引入到WSN故障容错路由设计中,在对网络节点分区域进行等级标定的基础上实行能耗均衡的静态分簇;运用改进的蚁群算法生成节点路径并计算各路径信息素值,以确定传输路径选择概率并建立仿血管拓扑结构路由.理论与仿真结果表明,此算法具有良好的性能.     

一种基于LEACH的无线传感器网络路由算法及仿真

在低功耗自适应分簇（LEACH,Low Energy Adaptive Clustering Hierarch）算法中,由于每一轮循环都要重新构造簇,距离较远的簇头节点可能会因长距离发送数据而过早耗尽自身能量,能量较低的节点当选为簇头节点时将会加速该节点的死亡,影响整个网络的生命周期。针对LEACH算法分簇机制中存在的不足,提出了一种改进的路由算法。仿真结果表明,改进算法通过考虑节点的剩余能量与固定分簇的方法,有效的改善了网络能量均衡,提高了网络生存时间。     

基于节点位置的无线传感器网络分簇路由协议

针对LEACH协议生成非均匀簇造成能量损耗的问题,以网络簇头分布最优和降低能量损耗为目的,从选择簇头节点、形成簇、簇间路由等方面做了改进。经过理论分析和仿真实验与LEACH和LEACH-C算法比较,结果表明,该路由协议的设计使各节点较均衡地消耗能量,节点生存时间更长,延长了整个无线传感器网络的生命周期。     

基于选播机制的无线Mesh网络网关选取路由算法

提出了一种基于选播的无线Mesh网络网关选取模型和相应的网关选取路由算法。该模型将所有网关节点抽象成一个选播组,将所有的网关节点组成一个网关树,实现对网关组成员的管理与维护。网关选取路由算法以时延为度量,通过有效的选播机制自适应地查找"最优"网关节点为客户节点服务,以提供响应最快的高质量的因特网接入服务。实验结果表明,该算法能在合理的时间内有效地解决多网关选取问题。     

一种网关辅助的渐进式分簇路由算法

提出了一种网关辅助的渐进式分簇路由算法。该算法在渐进式的分簇路由协议(AODV-clustering)的基础上,结合GORP协议,通过增加网关的功能,使网关在路由的发现和维护以及数据传送中分担簇首的部分工作,从而降低簇首节点成为网络瓶颈的可能性。仿真结果表明,该算法既保持了AODV-clustering的优点,且进一步缩短了路由建立的时间,提高了数据报文发送成功率。