无线传感器网络中一种基于能量策略的路由算法

介绍了无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)的概念和特点,在此基础上针对无线传感器网络的特点提出了一种能量效率高和能量消耗平衡的路由新算法:最小能耗路由和节点能量最大路由周期轮转。给出了在WSN中多点对一点通信的最小能耗路径和节点能量最大路径的矩阵算法。     

基于定向扩散的最小连通支配集构造算法

针对区域覆盖算法未考虑节点的通信梯度问题,利用定向扩散路由在构造以sink节点为根的有向路由树时形成的递增梯度序列,提出了一种基于定向扩散的最小连通支配集构造算法.在路由信息扩散的同时逐级挑选出互不相邻的传感器节点构造出一个最大支撑集,然后在相邻层次的支撑集节点间寻找中间节点将独立集节点连通起来,最终得到一个近似的最小连通支配集.理论及仿真实验结果表明,该算法构造的连通支配集最小且计算耗时少,能多重有效覆盖热点区域,从而延长无线传感器网络的寿命.     

面向智慧园区的WSN路由优化算法

为解决智慧园区中无线传感器网络(WSN)的能耗不均衡问题,构建了路由代价函数,并提出了一种新的能耗均衡路由算法.该算法结合智慧园区中无线传感器网络的特点,综合考虑节点地理位置和剩余能量来构建路由代价函数.传感器节点通过选择其邻居节点中路由代价最小的节点进行数据转发.仿真结果表明,该算法可以有效节约网络能耗,同时延长了网络的生命周期.     

无线传感器网络中基于遗传算法的覆盖优化

覆盖控制是廷长无线传感器网络生存期一个有效的方法之一.其方法通过覆盖控制将无线传感网络节点划分成若干不相交最小覆盖连通集(CCS),然后顺序调度不同节点集.然而寻找最小覆盖连通集覆盖为NP问题,文中建立覆盖连通集优化模型,提出一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)目标覆盖的优化算法,并详细阐述算法实施.仿真结果显示,对于指定目标,该GA优化算法能获得比GIECC算法更好的性能.     

无线传感器网络拓扑控制策略研究

节能设计是无线传感器网络的首要设计目标,拓扑控制是实现该目标的重要技术之一,其主要目标是在保证网络连通和覆盖的前提下剔除不必要的通信链路,降低节点能耗和减少通信干扰,为MAC协议和路由协议的顺利执行提供基础。文中对传感器网络拓扑控制策略进行了的分析。最后针对目前传感器节点成本仍然很高这一特点,通过仿真得出了在节点随机配置的情况下,保证网络连通和覆盖所需的至少节点数目。并通过仿真分析证明了方案的可行性。     

能耗均衡的无线传感网络不等环分层路由算法

针对无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)中邻近汇聚节点(sink)的传感节点负荷和能耗过载问题,基于整体网络能耗平衡目标,提出一种不等环的次优分层网络路由。在均匀分布的传感节点环境中,以sink为中心,按照拓扑距离进行分环多跳路由,理论推导了不等环半径,并考虑单跳能耗。实验分析仿真结果表明,该路由分层模型延长了网络生存周期,提高了节点利用效率,且达到网络内大部分节点能耗均衡的目标。     

无线传感器网络能量均衡路由博弈算法

针对无线传感器网络节点能耗不均匀,容易形成网络分区的问题,提出了一种基于博弈论的无线传感网络路由选择策略,建立传感器节点之间以剩余能量为效用的博弈模型,求解并确定节点剩余能量最优的路由。仿真结果表明,所提出的路由选择策略可以有效地最大化节点的剩余能量,同时当该模型处于纳什均衡解时,每条路径的能耗处于均衡状态,有效地利用了传感器节点的能量资源,避免了网络能量的空洞,延长了网络的生命周期。     

基于博弈理论的无线传感器网络分布式节能路由算法

为了有效解决无线传感器网络路由节能问题,该文提出适合无线传感器网络的节能路由算法。在引入博弈理论概念建立网络模型的基础上,通过对于以往传感器网络簇首选择方法的研究,设计了一种基于博弈论的,兼顾节点剩余能量及簇首分布的节能路由DEER(DistributedEnergy-EconomicalRouting),大大节省了分布式决策网络协议的能量损耗。仿真证明了该方法在无线传感器网络中,能够有效地平衡网络负载,节省节点能量,延长网络寿命。     

基于ZigBee的认知路由协议研究

本文针对传统无线传感器路由协议在某个节点能量消耗大,路由效率低的问题提出一种基于Q学习算法的认知路由协议模型。本文使用OPNET网络仿真软件作为仿真平台,与原协议的路由状况进行对比,改进后的路由协议提高网络对节点动态能量消耗的适应能力,从而改善整个网络能耗和网络时延问题。     

体育场馆中的无线地下传感器网络研究

构建体育场馆的无线地下传感器网络,保障智能控制场馆的温度和光电,实现构建智慧体育场馆,提出基于层级和位置的体育场馆无线地下传感器网络地理路由决策机制。首先构建无线地下传感器网络的拓扑结构模型,采用基于层级的定向泛洪机制进行路由协议构建;然后根据节点的层级、密度和剩余能量进行无线地下传感器网络的节点优化部署,根据网络的层级和地下地理位置实现路由探测设计;最后通过仿真实验进行性能测试。实验结果表明,该体育场馆无线地下传感器网络具有较好的能耗均衡性,网络节点端到端的时延较低,数据包的准确传输率较高。     

基于移动Agent和WSN的突发事件场景数据收集算法研究

该文针对无线传感器网络应用于突发事件监测场景的能量消耗和网络延迟问题,提出了基于移动Agent的无线传感器网络簇式数据收集算法.动态成簇过程基于事件严重程度,并由其决定簇的生命周期和覆盖范围.Sink和簇头之间形成以Sink节点为簇头的虚拟簇.移动Agent迁移路径规划过程中下一跳节点的选取基于节点剩余能量、路径损耗及受刺激强度.移动Agent通过节点遍历的方式完成对所有簇内成员节点信息的收集.仿真结果表明,相对于C/S数据收集模型,基于移动Agent的模型具有更好的节能效果,并能一定程度地减少网络延迟,尤其适用于大规模无线传感器网络应用.     

移动无线传感网的生存时间优化算法研究

当sink节点位置固定不变时,分布在sink 节点周围的传感节点很容易成为枢纽节点,因转发较多的数据而过早失效。为解决上述问题,提出移动无线传感网的生存时间优化算法（LOAMWSN）。LOAMWSN算法考虑sink节点的移动,采用减聚类算法确定sink节点移动的锚点,采用最近邻插值法寻找能遍历所有锚点的最短路径近似解,采用分布式非同步Bellman-Ford算法构建sink节点k跳通信范围内的最短路径树。最终,传感节点沿着最短路径树将数据发送给sink节点。仿真结果表明：在节点均匀分布和非均匀分布的无线传感网中,LOAMWSN算法都可以延长网络生存时间、平衡节点能耗,将平均节点能耗保持在较低水平。在一定的条件下,比Ratio_w、TPGF算法更优。     

An Energy-Efficient Routing Protocol for Event-Driven Dense Wireless Sensor Networks

The routing energy efficiency of a wireless sensor network is a crucial issue for the network lifetime. In this article, we propose MICRO (MInimum Cost Routing with Optimized data fusion), an energy-efficient routing protocol for event-driven dense wireless sensor networks. The proposed routing protocol is an improvement over the formerly proposed LEACH and PEGASIS protocol, which is designed to be implemented mainly with node computations rather than mainly with node communications. Moreover, in the routing computation the proposed scheme exploits a new cost function for energy balancing among sensor nodes, and uses an iterative scheme with optimized data fusions to compute the minimum-cost route for each event-detecting sensor node. Compared to the PEGASIS routing protocol, MICRO substantially improves the energy-efficiency of each route, by optimizing the trade-off between minimization of the total energy consumption of each route and the balancing of the energy state of each sensor node. It is demonstrated that the proposed protocol is able to outperform the LEACH and the PEGASIS protocols with respect to network lifetime by 100–300% and 10–100%, respectively.     

无线传感器网络中基于概率的能量平衡算法

各传感器节点的能耗不平衡严重地影响了无线传感器网络的生命周期。该文提出了基于传输概率的能量平衡算法。首先把圆形区域网络模型划分成若干圆环,每一圆环中的传感器节点以混合传输的方式传输数据。其次,为使每个传感器节点能耗均衡,提出了一种混合传输概率求解算法,获得一组传输概率决定节点传输数据的方式,从而更好地平衡网络能耗。然后对圆环宽度进行了分析和优化。仿真结果证明这些算法可以有效地降低网络能耗,延长网络生命周期。     

无线传感网络中基于蚁群的路由算法

In the wireless sensor networks, high efficient data routing for the limited energy resource networks is an important issue. By introducing Ant-colony algorithm, this paper proposes the wireless sensor network routing algorithm based on LEACH. During the construction of sensor network clusters, to avoid the node premature death because of the energy consumption, only the nodes whose residual energy is higher than the average energy can be chosen as the cluster heads. The method of repeated division is used to divide the clusters in sensor networks so that the numbers of the nodes in each cluster are balanced. The basic thought of ant-colony algorithm is adopted to realize the data routing between the cluster heads and sink nodes, and the maintenance of routing. The analysis and simulation showed that the proposed routing protocol not only can reduce the energy consumption, balance the energy consumption between nodes, but also prolong the network lifetime.     

基于网格的无线传感器网络非均匀分簇算法

在无线传感器网络中,首先要考虑的是如何解决能耗问题.针对无线传感器网络现有算法存在的节点能耗不均匀及节点部署密集造成的数据冗余和能量浪费,提出了一种节能路由算法UECG.通过设定虚拟网格以及非均匀分簇来实现网络能量的均衡消耗.仿真结果表明,与LEACH协议及其改进协议EEUC相比,UECG算法能够有效减少冗余数据,平衡簇群间的能量消耗,达到延长网络寿命的目的.     

基于等概率路由模型的传感器网络负载均衡研究

无线传感器网络的能耗效率与流量负载分布密切相关。论文从微观角度研究了无线传感器网络的负载均衡问题。基于等概率路由模型,分析了拓扑传输结构对于感知数据流量的分流作用。根据分析结果,提出了多对一传输模式下任意节点负载密度的定义和算法。分析了节点的负载密度与传感器网络生命期的关系,进一步论证了在多对一的多跳传感器网络中不能实现完全的负载均衡,但是通过设计合理的拓扑结构可以实现准负载均衡。仿真结果说明,从微观角度得到的节点负载密度可以准确描述无线传感器网络的流量负载分布,由此得到的准负载均衡条件也能实现绝大多数节点的负载均衡。     

基于ERPMT改进启发式方法的WSN寿命最大化算法

针对传感器节点的电池容量限制导致无线传感网络寿命低的问题,基于容量最大化(CMAX)、线上最大化寿命(OML)两种启发式方法以及高效路由能量管理技术(ERPMT),提出了基于ERPMT改进启发式方法的无线传感网络寿命最大化算法。首先,通过启发式方法初始化每个传感器节点,将节点能量划分为传感器节点起源数据和其它节点数据延迟;然后利用加入的一种优先度量延迟一跳节点的能量消耗;最后,根据路径平均能量为每个路由分配一个优先级,并通过ERPMT实现最终的无线传感网络优化。针对不同分布类型网络寿命的实验验证了本文算法的有效性及可靠性,实验结果表明,相比较为先进的启发式方法CMAX及OML,本文算法明显增大了无线传感网络的覆盖范围,并且大大地延长了网络的寿命。     

A Distributed Query Protocol in Wireless Sensor Networks

In wireless sensor networks, query execution over a specific geographical region is an essential function for collecting sensed data. However, sensor nodes deployed in sensor networks have limited battery power. Hence, the minimum number of connected sensor nodes that covers the queried region in a sensor network must be determined. This paper proposes an efficient distributed protocol to find a subset of connected sensor nodes to cover the queried region. Each node determines whether to be a sensing node to sense the queried region according to its priority. The proposed protocol can efficiently construct a subset of connected sensing nodes and respond the query request to the sink node. In addition, the proposed protocol is extended to solve the k-coverage request. Simulation results show that our protocol is more efficient and has a lower communication overhead than the existing protocol.     

基于三维胞元空间的能量高效性多通道协作路由算法

针对无线传感器网络中因空洞引起路由效率降低的问题,该文提出了基于3维胞元空间的能量高效性多通道协助路由算法(3D-EEMCR)。该算法根据能量损耗模型,权衡考虑节点的剩余能量和位置信息来选举胞父节点,从而平衡网络能耗;另外,算法采用主通道和辅助通道相互协助的周边路由模式完成空洞区域的路由。仿真结果表明,3D-EEMCR相比3D-GPR(Grid Position-based Routing)和3D-CSR(Cell Space Routing)能够有效提高消息包的发送率,降低网络的平均能耗,延长网络的生存周期。