能量有效的无线传感器网络协作路由策略研究

基于协作通信技术,提出了一种协作路由策略,考虑了协作节点个数、星座体积和最优跳数的影响,通过理论证明和优化算法给出了其协作路由策略理想上限,并分析了其能量效率。理论分析及仿真结果表明,基于文中方案,通过选取合适的协作节点数和每跳距离可以有效提高无线传感器网的端到端能量效率,其性能要优于传统理想多跳路由方案。     

能量有效的无线传感器网络协作路由策略研究

基于协作通信技术,提出了一种协作路由策略,考虑了协作节点个数、星座体积和最优跳数的影响,通过理论证明和优化算法给出了其协作路由策略理想上限,并分析了其能量效率。理论分析及仿真结果表明,基于文中方案,通过选取合适的协作节点数和每跳距离可以有效提高无线传感器网的端到端能量效率,其性能要优于传统理想多跳路由方案。     

基于蚁群优化算法的无线传感器网络跨层路由协议

针对无线传感器网络对实时性、鲁棒性及能耗平衡要求较高的特点,提出了基于蚁群算法和跨层优化的无线传感器网络路由协议ABCRO（Ant-Based＆Cross-layer Routing Optimization）。算法综合考虑各层之间的信息共享机制,将链路的通信开销和链路通信情况以数据的形式转换为网络性能优良的评估参数;通过将接纳控制网络节点机制、信息素禁忌表的双向更新、节点剩余能量信息维护及跳数更新等信息加入路由选择公式,有效增强算法的可扩展性,降低通信过程中的拥塞问题。仿真实验表明ABCRO算法能够较快的寻找出一条最优的路径,从而平衡网络能耗,降低冲突率,有效提高网络整体性能,延长网络寿命。     

基于距离分簇算法的WSN组网方法

针对无线传感器网络中传感器节点能量受限不能及时供给的问题,提出一种基于距离分簇算法的无线传感器网络组网方法,旨在均衡节点负载,提高通信效率。算法由Sink节点发起,主要通过设置Sink节点的不同通信距离来划分传感器网络,根据网络层数设定每个簇的最大节点数目,引入簇首轮换机制保证网络存活周期,根据多跳通信路由函数选取簇间通信最佳路由。仿真结果验证了算法能够有效降低网络能耗和延长网络生存周期。     

基于最小跳数的无线传感器网络跨层设计

传统的严格分层参考模型无法实现对无线传感器网络资源的有效管理和运用,跨层设计是提高网络整体性能的一种有效方法。针对无线传感器网络能量、计算资源、存储资源和带宽资源有限的特点,提出一种基于最小跳数的路由层和MAC层的跨层协议设计方案。MAC层和路由层通过共享sensor节点到sink节点的最小跳数信息,在MAC层建立时间梯度,解决多个节点共享无线信道的问题;并在路由层建立路由表,解决路由选择问题。仿真结果表明,该方案在降低网络能耗的同时,在降低传输延迟,提高数据投递率方面也取得了良好的性能。     

利用残余节点的无线传感器网络路由算法

为延长无线传感器的生命周期,基于传播范围的多跳路由算法,提出了再利用前次残余节点的新路由算法.仿真结果表明：新路由算法有效地延长了无线传感器网络的生命周期.     

基于矩法估计量的无线传感器网络路由度量

采用有效的路由度量来计算开销是无线传感器网络路由协议设计的基础．首先通过实验研究,发现无线传感器网络的底层通信链路存在着丢包、非对称等特点,但是现今的路由度量大多是假设底层链路在理想的状况下提出来的;其次,通过测量无线传感器网络链路的正向与反向的包接收率,求出了二者之间的矩法估计量,并建议以此作为新的路由度量方法;接着,对传统的AODV协议进行了修改,将矩法估计量代替原有的最小跳数度量,并用NS-2进行了仿真,结果表明基于矩法估计量的路由性能比原有以最小跳数为度量的协议性能在端到端的吞吐量、丢包率等方面有了很大的改进．     

基于萤火虫算法优化FCM的WSN路由算法

针对无线传感器网络节点能源有限,容易出现能量负载不均衡的问题,提出了一种基于萤火虫算法优化模糊C均值(FCM)的无线传感器网络(WSN)路由算法(FFACM),优化了分簇路由算法中的分簇阶段和簇间路由建立阶段。在分簇阶段,使用萤火虫算法计算初始聚类中心,避免模糊C均值算法因初始聚类中心而陷入局部最优的问题。在选择簇首节点上,建立关于剩余能量和距离的适应度函数,选取适应度值最大的节点作为簇首节点并动态更新。通过计算节点间的链路代价并根据剩余能量和到sink节点的距离建立代价函数,选择代价函数值最小的节点建立簇间多跳路由,使得簇首节点的负载降到最低。从仿真实验结果可知,相比于其他无线传感器网络的路由算法,FFACM算法能有效均衡网络负载,降低节点能耗,从而延长网络的使用周期。     

WSNs中基于能量均衡定向扩散的移动Agent路由算法

提出一种无线传感器网络中基于能量均衡定向扩散的移动Agent路由算法(EBDDMA).首先,改进定向扩散协议,组合利用最大最小路径节点剩余能量和最小跳数2个度量建立多向最优传输梯度,源节点通过发送两组不同的探测数据包来分别完成源节点的发现与移动Agent迁移路由的建立.随后,移动Agent根据各源节点已建立的移动Agent路由表来动态的选择下一跳节点并进行数据融合,最终返回Sink节点.在源节点发现及移动Agent返回阶段,各节点根据多向最优梯度度量动态构造概率选择函数并进行下一跳选择.同时还针对路由维护问题提出了一种路径快速修复机制.仿真结果表明,与已有的两种算法相比,EBDDMA可在保证较小端到端传输延时的基础上有效的平衡网络能耗,从而延长网络的生存期.     

考虑网络吞吐量的异构无线传感器网络分簇路由算法

针对在异构无线传感器网络信息聚类过程中,当层数为3～5层时,存在网络吞吐量较低的问题,提出一种异构无线传感器网络分簇路由算法.分析异构无线传感器网络能耗的无线电一阶模式,构建异构无线传感器网络的能耗模型.当簇群请求节点接收到发送于簇头的码分多址编码与时分多址时隙后,转发数据并使其稳定传输;引入狼群算法建立路由路径,实现异构无线传感器网络分簇路由算法优化.结果表明,异构无线传感器网络层数为3～5时的网络吞吐量均得到提高.     

分簇无线传感器网络安全多路径路由协议

针对多路径路由难以有效抵御恶意节点对无线传感器网络网络层的安全攻击,将多路径路由与节点可信度评价进行有效结合,以节点的转发数据包成功率和包重传率作为直接信任指标,邻居节点对评价节点的信任作为间接信任指标,提出一种基于可信节点的安全多路径路由协议.为降低网络开销,只对簇头节点进行可信度评价,并利用节点信任值衡量下一跳节点的可靠性,计算能达到期望安全性要求的多路径数目,进行信任多路径路由的建立.仿真结果表明:该协议能够有效地均衡路由能耗,延长网络生存周期,保障无线传感器网络的路由安全.     

支持网络编码的无线Mesh网络路由协议

无线Mesh网络的吞吐量受路由策略、无线干扰等因素影响,基于最短路径的传统路由协议并不能获得良好的性能．为此,提出了1个在单播通信中基于网络编码的无线Mesh网络路由协议．该协议引入条件链路消耗,采用马尔可夫链模型来设计路由判据,下一跳的路由消耗以上一跳为条件．网络中的节点对数据编码组合后,选择条件消耗值最小的路径传输编码后的分组．实验结果表明,优化后的路由判据能更好地支持网络编码,节省网络资源,使得网络吞吐量提高了大约20%．     

嵌入式无线传感器网络自组织通信协议栈

从协议的分布性和简约性出发,设计了适用于当前大多数无线传感器网络节点平台的嵌入式协议栈,使节点快速地自组织构建网络并且实现数据通信．协议栈采用了多种路由和组网方式,直接为应用提供网络通信接口．仿真结果表明,本协议栈能实现成百传感器节点的快速组网和多跳通信,具有很大的实用价值．     

梯度相关的无线传感器网络成簇路由协议

分析了梯度和成簇无线传感器网络路由协议,确定了协议中存在的缺陷,设计了一种基于梯度的高效节能成簇路由协议(GBCRP)。采用基于跳数的梯度建立、能量相关的成簇算法、关键节点转发和功率自适应的簇头路由等技术,解决了无线传感器网络的节点能耗和路由失败而导致的数据传输可靠性问题。仿真实验表明,该协议有效地延长了网络的生命周期。针对不同密度的传感器节点,网络生命周期具有很好的稳定性,同时该协议也具有较好的可靠性保障。     

利用路径优先级实现传感器网络中的拥塞避免

提出了一种基于路径优先级的多路径传感器网络拥塞避免算法.传感器节点通过监测队列剩余空间长度和拥塞状态持续时间实时更新节点的拥塞状态指数(CSI),当检测到CSI发生改变时,计算节点的路由状态指数(RP-SI)并通知其邻居节点,邻居节点更新记录下游节点的RPSI,调整下游路径的优先级.传感器节点根据信息优先级的不同,通过不同优先级的路径发送数据.仿真结果表明,提出的算法在减少网络拥塞的发生和减少网络时延等方面取得了很好的性能.     

能量高效均衡的动态分簇路由设计

针对无线传感器网络中存在的能量空洞现象,基于能量高效均衡的思想提出了一种新的动态路由非均匀分簇算法,在均匀间隔圆环的网络模型中,通过分析单跳和多跳的能耗划分网络,并计算网络全局能耗得出最优簇首个数,从而构建非均匀分簇网络,以解决能量空洞现象.在数据传输阶段,簇首节点综合考虑能耗和剩余能量,依概率选择下一跳节点.仿真实验结果表明,该算法有效地延长了网络的生存周期.     

WSN铀尾矿库核污染监测GAF交圆改进型路由

在对铀尾矿库进行监测时,无线传感器优于传统的有线布置,但由于能量受限,在路由传输中必须高效地使用能量。该文在分析LEACH和GAF算法的基础上,提出了一种基于GAF交圆结构的改进型路由算法（IC-GAF）。利用节点地理位置信息与相交圆的结构模型来划分虚拟圆,在虚拟圆内根据剩余能量和节点与中心的距离来选举簇头,簇头从下一接收簇头或中转节点中选择最优的下一跳节点传输数据,最终将数据传输到基站。仿真表明,IC-GAF能有效的降低节点能耗,延长网络寿命。     

无线传感器网络安全路由协议分析

路由协议安全作为传感器网络系统安全中尤为重要的环节，是制约无线传感器网络其应用的关键。但是无线传感器网络自身存在的一些特性却为安全路由协议的设计和实现带来了很大的挑战。本文列举了网络层面临的各种攻击形式，从需求分析、研究现状等方面对路由安全问题进行了分析，并针对这些问题提出了路由设计建议，指出了未来的研究重点。     

遗传-禁忌搜索优化的三维DV-Hop定位算法

为进一步提升无线传感器网络的定位精度和稳定性,提出了一种利用遗传-禁忌搜索法改进的三维distance vector-hop （DV-Hop）定位优化算法（TDGT）.首先利用最优跳数、跳数调整因子以及锚节点距离误差加权值对DV-Hop中的节点间跳数和平均跳数进行改进和修正,降低了算法的定位误差;其次将具有快速搜索能力的禁忌搜索引入遗传算法中进行寻优,提升了算法的搜索效率和定位准确性.仿真结果表明,TDGT与现有的无线传感器网络定位算法相比,具有更佳的寻优搜索能力、定位精度和稳定性.