无线传感器网络分簇算法研究

研究无线传感器网络能耗和使用寿命问题.无线传感器网络由大量能量有限的传感器节点组成,节点靠电池供电,耗能不均衡将影响网络寿命.为了合理使能耗均衡、延长网络使用寿命,提出了一种新的高效节能无线传感器网络分簇算法.算法在簇头选择阶段,同时簇头的剩余能量及簇头与基站的距离来给选择;在簇生成阶段,考虑邻接簇头以及网关的剩余能量,选择一条最优化的路径,然后将融合后的数据以多跳方式传送到基站完成整个网络数据的转输.仿真结果表明,改进算法在簇头的选举和簇的生成两个阶段都综合考虑了能量和距离更能均衡各个节点能耗,证明延长了网络生存周期,提高网络的通信效率.     

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.     

一种能耗均衡的无线传感器网络分簇算法

以无线传感器网络中的LEACH和HEED分簇算法为背景,提出一种基于能耗均衡的自适应网络分簇算法EBACA。算法的主要特点是传感器节点根据自身状态信息自主竞争簇头,簇头选择标准考虑了随机概率与节点剩余能量结合,并引入了节点能量预测和能量阈值;为均衡各个节点的能耗,通过重新规划时间片来调节节点的工作频率;为减少簇头的能量开销,簇头之间通过多跳方式将各个簇内收集到的数据发送给特定簇首节点,并由此簇首节点将整个网络收集的数据发送给基站。设计的目标是均衡网络能耗,进而最大化网络寿命。分析和仿真结果表明,相对于几种重要的分簇算法,如LEACH和HEED,EBACA在平衡节点能量消耗和延长网络寿命方面具有更优越的性能。     

高斯分布无线传感器网络簇头选择算法

针对无线传感器网络的能量受限问题,通常采用分簇聚合减少数据传输来实现能量节省。提出了一种基于高斯分布的分簇网络模型的簇头选择算法,构建了簇头选择函数的概率模型。模型以信道增益、剩余能量、簇内节点间距离及节点位置为参数,通过比较节点的概率函数值选择簇头。结果表明该选择算法能较大程度地提高网络能耗效率、延长网络生存时间。     

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.     

蚁群优化的传感器网络路由算法

研究优化无线传感器设计,由于无线传感器通信能力、节点能量有限,远程环境下无法更换能源,节点能耗引起网络生命过短.在综合考虑了传感器节点剩余能量,为了延长网络生命周期,提出一种蚁群优化的无线传感器路由算法.算法根据节点当前剩余能量进行簇头选举,然后通过蚁群算法根据传感器节点距离和能量信息进行路由选择,并不断的更新簇头间的...     

基于能量分布的异构传感器网络分簇算法

针对能量异构的无线传感器网络,提出一种分簇算法。该算法采用基于节点剩余能量分布状况的簇头竞争参数,降低成簇过程中的通信能耗,实现簇头的均匀分布。在簇间综合考虑簇头剩余能量及其与基站的通信能耗,以选择合适的下一跳路由节点。仿真结果表明,该算法可以均衡网络能量消耗,提高节点能量利用效率,延长网络寿命。     

能量异构传感器网络中的分布式数据收集算法

针对无线传感器网络分簇过程中簇头耗能过快问题,提出了一种综合节点剩余能量和节点位置进簇头选取的分布式数据收集算法.在每轮的簇头选取中,算法考虑了簇内节点的剩余能量和所有节点的平均剩余能量,并依据节点的位置优化簇头的选择.算法在保证网络最优簇头个数的同时,避免了能量较低的节点当选为簇头.仿真结果表明,本算法与LEACH和...     

一种新的基于粒子群优化的双簇头分簇路由算法*

针对无线传感器网络分簇路由算法中簇头节点负载过重,簇头能量利用率不高,提出了一种基于粒子群优化的双簇头多跳路由算法。该算法根据簇头任务的不同,利用节点的能量、距离汇聚节点的距离以及节点的位置关系分别构建适应值函数,选择出最优主簇头完成数据采集和融合任务,以及与其协作的最优副簇头完成簇间数据转发任务,最终实现采集能耗和传输能耗最小化。仿真实验结果表明,与其他路由算法相比,该算法可以有效减轻簇头节点负载,减小簇头能量消耗,均衡整个网络能耗,延长了网络的生存周期。     

基于演化博弈的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络中节点负载过重与能耗不均衡而出现网络能量空洞的问题，基于演化博弈理论建立一种簇头竞选的博弈模型，同时提出一种基于演化博弈的无线传感器网络最优成簇算法。运用节点的剩余能量、数据接收能耗和数据转发能耗设计簇头演化博弈的收益函数，并将最优发射功率控制机制应用于簇成员的选择，从而形成稳定连通的网络分簇结构。仿真实验表明该算法平衡了节点负载，从而均衡网络能量，有效改善网络中过早出现能量空洞的问题，进而延长了网络生存时间。     

基于自适应加权与LZW的WSNs层次式数据融合算法

为了兼顾提高数据采集精度与效率的同时有效降低传感器节点能耗,提出了一种基于自适应加权与LZW的层次式数据融合算法.传感器簇头节点对传感器节点发送的数据进行自适应加权处理,估计出均方误差最小时的值,簇头节点将处理后的数据采用LZW算法以一定的信息量压缩后再进行数据的传输.仿真表明,该层次式融合算法提高了数据采集的精度并有...     

基于簇头功能分化的无线传感器网络成簇算法

以LEACH为基础演化而来的各类算法在簇头选举时始终包含有“随机选择”的成分,导致无线传感器网络在拓扑结构的优化和能量消耗的均衡上受到限制。从分化簇头功能和优化功能节点选举机制的角度出发,提出一种分化簇头功能的分布式算法,引入功能节点推荐机制,弱化簇头选举中的随机成分,分化簇头功能,将以往簇头管理节点、融合数据、转发信息的三大功能分别由管理节点、融合节点、转发节点3个功能节点来承担。仿真数据表明,提出的分簇算法能有效优化簇内拓扑结构、提高节点能量消耗均衡性,能够延长网络生存周期15％~20％。     

粒子寻优和最小生成树聚类下的WSN能量优化

为了均衡分簇无线传感器网络节点能量负载,提高网络的能量利用效率,提出了一种粒子寻优和最小生成树聚类规则的能量优化算法（OMST）。该算法为了使得簇头的能量负载能够得到均衡,采用基于粒子寻优的方法来进行适应值求解,通过适应值对比来求得最佳簇头,以减少簇内节点的传输能耗。同时,提出一种最小生成树聚类规则的簇首数量选择方法,该方法基于剩余能量和距离因素来选择最优的簇首数量,在保证数据传输质量的同时最小化网络总能量的消耗量。仿真结果表明,相比一种新型差分进化的无线传感器网络聚类算法和多层节能及距离感知的无线传感器网络聚类算法,OMST算法的节点平均能量效率分别提高了16.7%和6.4%,网络节点存活数量分别提高了24.1%和13.7%。     

无线传感网中一种能量均衡的分簇路由算法

无线传感器网络的一个极富挑战性、极其关键的课题就是降低能源消耗以延长网络寿命。文中提出了一种能量均衡的分簇路由算法（CRA—EB）。算法分为三个阶段,即：簇头选择、聚的生成及数据传输。首先基于节点的剩余能量和邻居节点数目来选择簇头。然后每一个非簇头节点根据簇头代价值加入自身通信范围内的簇头。在数据传输阶段,CRA-EB首先在簇内使用单跳通信,然后在簇间使用多跳通信。对簇间通信,簇头以自身为起点对通往基站的各路径代价进行衡量,同时选择其他簇头作为中继节点在这些路径上转发数据。仿真实验结果表明,与LEACH和DEBR算法进行比较,CRA-EB算法在能耗和活跃节点数量方面的性能表现更加高效。     

一种能量高效的无线传感网分簇路由算法

针对无线传感网节点能耗不均造成的生命周期短的问题,提出一种能量高效的无线传感网分簇路由算法（NUC&GDF）。该算法从三个方面对无线传感网的路由进行优化;a）改进簇首选举机制,选择合适的簇首;b）改进簇首节点成簇半径规则,形成合理的簇规模大小;c）在簇首与基站的稳定数据传输过程中,引入改进的梯度下降法强化学习来计算权值最小的自适应无线簇间路由。实验结果分析表明,提出的算法性能比LEACH算法、LEACH-C算法以及DEBUC算法更优;在网络规模为100 m×100 m时,网络生命周期分别提高约50.3%、21.5%、16.4%,能更有效地延长网络生命周期。     

改进遗传算法的WSN节点最优路由选择策略

针对无线传感器节点数据传输过程中的能量消耗问题,为了提高节点数据传输实时性,提出一种改进遗传算法的无线传感器网络节点最优路由选择策略。根据无线传感器网络的拓扑结构将监测区域划分不同大小的簇,并根据节点剩余能量选择每一个簇的簇头节点,然后将簇头节点编码成遗传算法的个体,根据数据转发能量耗能和延迟时间构建个体的适应度函数,并通过模拟自然界生物进化过程中的选择、交叉、变异等操作,找到节点数据转发的最优路径,在Matlab 2012平台上对数据路由算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,相对其他路由选择策略,提出的路由选择策略不仅可以均衡各个传感器节点的剩余能量,而且大幅度减少了数据转发路由过程中的能量消耗和延迟时间。     

响应式簇结构的无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络路由协议中利用分簇技术可以提高网络的存活时间。提出了一种基于响应式的簇结构路由算法（RCSA）。该算法的思想是应用节点间局部信息快速选举簇头,簇头之间以多跳的通信方式传输数据到汇聚节点,且不需要预先得知节点自身及其他节点的位置信息,大大节约了节点的能量消耗。仿真结果表明该路由算法有效地平衡了节点间的能量消耗,延长了网络的生存周期。     

一种能量感知的无线传感网拓扑控制算法

本文为不平衡能量分布的异构无线传感网构建一种拓扑控制算法EADCA。在该算法中,每个节点根据自己的剩余能量和邻居节点的平均剩余能量计算簇头声明报文发送的理论时刻;在该理论时刻,没收到任何簇头声明报文的节点成为簇头,该簇头广播簇头声明报文;收到簇头声明报文的节点成为普通节点并放弃发送簇头声明报文。同时,该算法在簇头竞争过程中使用经验数据,并对孤立节点和能量过低节点进行休眠。仿真结果表明,EADCA能够延长网络生命周期,有效控制簇头分布密度。     

WSN数据收集中移动sink的路径规划和蔟头节点选取问题的综合研究

针对较大规模的无线传感器网络通过多跳传输进行数据收集而引起的能量空洞问题,本文提出了一种基于移动sink的簇头节点数据收集算法（MSRDG）,该算法基于图论原理,在满足时延性的条件下,综合考虑了普通节点到簇头节点路由和移动sink遍历路经选取的问题,构建了一条通过的簇头节点尽可能多的移动轨迹。通过NS-2仿真软件对算法的性能进行评估,结果显示出该算法能减少数据的多跳传输,降低无线传感器网络节点的能量消耗,延长网络寿命。     

一种基于平均剩余能量的无线传感器网络分簇路由算法

The problem of node energy limitation in wireless sensor networks has a serious impact on network performance and network life. From the perspective of energy optimization, aiming at the unbalanced energy consumption caused by clustering mechanism of LEACH protocol clustering algorithm, a new improved algorithm is proposed, which takes the average residual energy as the main parameter, selects the appropriate cluster head, and obtains the optimal cluster head position and the number of cluster heads from the base station based on the understanding of the whole network nodes. When selecting a new cluster head, it is important to consider whether the residual energy of the node is larger than the global average residual energy, and the distance between the node and all the selected cluster heads is greater than the set value. MATLAB software is used for simulation experiment. The improved algorithm can effectively avoid the premature death of a cluster head node due to excessive energy consumption. It can further balance the energy consumption of the network as a whole, increase the network throughput and extend the network life.