基于分簇的无线传感器网络路由算法

在大规模无线传感器网络中以最节能的方式将数据发送到sink是该领域研究的热点之一。针对LEACH算法的不足之处,提出了一种能耗均衡的路由算法。此算法在考虑节点剩余能量的基础上采用两分法选举簇首,然后簇首通过能耗代价函数计算出一条能耗最小的路径,以多跳转发的方式将数据传送到sink.,为了进一步减少节点的能耗,算法在簇内采用了数据聚合机制。仿真结果表明,算法有效地均衡了网络能耗,延长了网络生存期。     

一种分层路由协议的改进和仿真分析﹡

在深入分析无线传感器网络路由协议设计目标的基础上,根据LEACH协议分层设计的思想,融入了负载平衡和簇内成树的思想,通过控制簇头之间的位置,使得簇的分布较为均匀,同时簇内节点根据节点的高度值形成一棵树,让节点采集到的数据沿着这棵树进行传输,使得簇内节点由单跳传输变成了多跳传输,很好的均衡了网络能耗.通过理论分析和仿真结果表明改进后的协议极大的延长了网络生命期, sink节点数据收集量也增加不少.     

基于LEACH协议簇头选择研究与改进

在无线传感器网络中,传统的分簇路由协议的簇头选择不合理以及簇头到sink节点采用单跳传输,导致距离sink节点的簇头节点过快死亡,从而使整个网络的寿命降低。通过综合考虑节点的剩余能量、当选簇头的次数以及距离的影响修正Leach协议中节点成为簇头的概率,同时簇头到sink节点之间采用最短径传输数据。在MATLAB平台下,对节点死亡个数以及节点剩余能量与轮数关系进行仿真。仿真结果表明改进的算法能更好地均衡网络节点的能量、延长无线传感器网络的寿命。     

LEACH协议中的最佳建簇概率

无线传感器网络中,传感器节点是通过携带能量有限的电池供电,因此如何有效利用能量,延长节点的生命周期是无线传感器网络首要研究的问题。为了达到降低网络能源消耗的目的,本文在第一顺序无线电模型的基础上利用能量消耗的关系得到了典型分簇路由协议LEACH的最佳建簇概率。研究结果表明,当分簇数目小于最佳建簇数目时,传感器网络每轮消耗的总能量就会以指数方式增加,说明确立最佳建簇数目可以降低网络能耗,从而提高无线传感器网络的整体生存时间。 更多还原     

基于最优簇头数和三段路由的改进型LEACH算法

LEACH协议可延长无线传感器网络的使用寿命,提高信息传输量.但是研究发现基站距离网络区域愈远,LEACH协议的效果愈差,网络价值愈小.故本文提出了一种基于最优簇头数和三段路由的改进型LEACH算法,以克服基站位置对网络寿命和信息传输量的影响.该算法依据不同WSN的传感器节点数目,预先计算出理论上最优的簇头数目,残余能量最高的簇头将被选举为唯一的高层簇头,形成节点—簇头—高层簇头—基站的三段数据路由.实验结果表明,与LEACH协议相比,当传输距离小于距离阈值时,该算法有效提升了节点能耗的均衡性,推迟首节点死亡时间,从而提高信息传输量;当距离超过阈值后,网络寿命和信息传输量显著提高,算法优势更为明显.     

无线传感器网络能量高效混合MAC算法

针对无线传感器网络MAC协议中存在的能耗问题,提出了能量高效的无线传感器网络混合MAC(EEH-MAC)算法,采用基于TDMA机制的时槽系数动态调整簇内节点的时槽大小来降低数据的传输时延;同时,对部分不需要数据传输的节点不分配时槽来减少能耗;按簇内节点剩余能量系数形成时槽分配顺序来减少状态转换的能耗;在簇头之间采用CSMA/CA机制的随机分配策略进行通信.仿真结果表明,EEH-MAC协议能有效减少能耗并延长网络生命周期.     

无线传感器网络中一种能量有效的簇内通信方案

为了提高簇内通信的能耗均衡性,提出了一种能量有效的分簇无线传感器网络簇内空分通信方案——近簇头节点采用单跳传输,远簇头节点多跳传输,给出了空分通信方案的工程实现。仿真结果验证了空分混合通信方案在能量有效性和能耗均衡分配方面的优势。     

一种改进的基于时间竞争成簇的路由算法

为平衡无线传感器网络中的簇头负载并进一步降低多跳传输能耗,文中提出了一种改进的基于时间竞争成簇的路由算法。该算法通过限制近基站节点成簇入簇,以防止近基站节点成簇入簇的节能收益无法补偿成簇入簇能耗;利用基站广播公共信息和基于时间机制成簇,以减少节点基本信息交换能耗;通过候选簇头中继来平衡簇头负载。候选簇头的评价函数综合考虑了剩余能量和最优跳数的理想路径,以期在保持中继负载平衡的基础上尽量降低多跳能耗。仿真结果显示,该算法较LEACH和DEBUC算法延长了以30%节点死亡为网络失效的网络生存周期,表明该算法在降低节点能耗和平衡负载方面是有效的。     

基于能量有效性的协作节点配置问题研究

无线通信的能耗主要由功放能耗和电路能耗两部分组成。在大距离传输中,通信能耗由功放能耗主导,电路能耗往往被忽略不计。而在以短距离传输为主的传感器网络中,电路能耗成为不可忽略的一部分,甚至有可能超过功放能耗成为通信能耗的主导。本文就如何通过节点间协作降低网络的通信能耗展开研究,拟解决协作通信中的协作节点配置问题。本文将信源-协作节点间距离纳入协作通信系统模型,提出一种针对调制参数、协作中继数、信源-协作簇距离对协作通信能耗进行联合优化的策略,并在无线传感器网络环境下对该模型的能耗进行了仿真。仿真结果表明,在传输距离一定的情况下,通过协作节点的数量、调制参数和信源-协作簇距离的联合优化配置,可以更有效地提高协作传输的节能效果。      

分簇无线传感器网络中的频谱感知方案

无线传感器网络中的节点众多,节点之间仅依靠频谱资源管理机制分配的频段进行数据传输会造成频谱资源紧张。针对这一问题,将认知无线电技术引入分簇的无线传感器网络,并且考虑分簇无线传感器网络节点的能量受限问题提出了一种节能的频谱感知方案。此方案首先让簇内的节点采取双门限能量检测的协作频谱感知方法,在满足目标检测概率和虚警概率的条件下,确定进行频谱感知的最少节点数,降低系统能耗。其次,通过选择合适的簇内节点进行频谱感知,使簇内节点的能耗均衡,簇的生命周期得到延长。     

基于稀疏密集阵传输机制的WSN数据传输汇聚算法

为了改善无线传感网(WSN)的数据传输汇聚能力,提出了基于稀疏密集阵传输机制的WSN数据传输汇聚算法。引入核生成函数,设计了一种新的传输矩阵,将簇头节点与sink节点之间连通程度及负载程度进行量化,以提升簇头节点传输效果的评估能力;采用特征向量按列排序并结合卷积算法降低簇头节点传输值,以有效减少簇头节点负载;采用树分解模式搜寻可用哈密尔顿回路,构建了基于路径分解优化机制的汇聚稳定方法;通过使用哈密尔顿寻址来优化叶子节点与根节点之间的数据链路,以增强簇头节点覆盖能力与提高数据传输过程的稳定性能。仿真实验表明,与当前常用的基于阈值筛选模糊分簇的WSN数据稳定汇聚算法和面向医疗应用的无线传感器网络多径数据传输方法相比,所提算法具有更为集中的传输报文集中度,以及更高的传输链路抖动控制能力和网络汇聚带宽。     

无线传感网络移动分簇路由策略

无线传感网络(WSN)路由协议中,分簇路由具有拓扑管理方便、能量高效和数据融合简单等优点,成为当前重点研究的路由技术。通过研究各种环境下的移动传感器网络,有效地降低能耗则是研究移动无线传感器网络的重要目的之一。针对无线传感网络中移动性问题,基于LEACH协议,利用移动传感器网络中节点距离、速度和剩余能量等因素提出了能量高效的移动分簇路由算法。实验结果表明此算法能够较好地支持节点移动,从而降低网络能耗,延长网络生存时间。     

无线传感器网络簇内数据汇聚方法

数据汇聚是降低传感器网络传输能耗的重要手段。分簇传感网数据汇聚通常包括簇内汇聚及汇聚结果传输,现有方案大多关注簇构造或簇内汇聚结果传递到基站的效率。文章提出一种分簇传感网簇内数据汇聚方法,通过位置信息选择代理点,仅与代理点有不同测量值的节点进行数据发送,减少了簇内数据汇聚中的数据传输量。分析与试验表明,与相关方案比较,文章方案簇内汇聚的数据传输量较小,降低了通信开销。     

基于权值竞争的分簇与连通策略研究

针对无线传感器网络中节点失效导致网络断连的问题,提出一种基于分簇和路径规划的网络连通策略,适用于命令监控型监测。固定节点采用权值竞选机制选举出最佳数量的簇首,其余节点根据簇首信号强度成簇;移动节点连通各簇首与汇点（sink）,借鉴动态旅行商问题的数学模型,尽快遍历所有簇首。两者共同维护无线传感器网络全连通。仿真结果表明：分簇算法显著增加网络运行轮数,路径规划降低网络的数据丢失率。     

海水养殖监测系统无线传感器网络协议研究

文中将无线传感器网络应用于海水养殖监测系统,根据海上养殖监测的特点,提出了一种适合海水养殖的无线传感器网络协议。该协议采用最小跳数异步分簇路由算法构建无线传感器网络,协调簇内能量平衡。对于正常数据和异常数据,采用自适应的数据传送机制进行数据传输,降低数据传输量,实现网络能量优化。仿真结果表明,在异常数据率较小的情况下,自适应的数据传输中节点产生的平均数据量和平均冗余数据量比普通的事件驱动型数据传输要小很多,降低了能耗,提高了传输效率。在信道传输质量较差的情况下,自适应的数据传送机制的传输效率更具优势。     

传感器网络中基于簇树的路由算法

针对无线传感器网络中高能效收集数据的需要,提出一种基于簇树的路由算法ETRA(energy-efficient tree-clustered Routing algorithm).首先,ETRA利用改进的最小ID算法实现对网络的平衡分簇;然后,通过簇首信息交换,构建从簇首至sink节点的数据汇聚树;最后,在数据收集阶段,数据从成员节点传送至簇首节点,并通过数据汇聚树传送至sink节点.仿真结果表明,与典型的分簇协议相比,ETRA获得了更均衡的分簇结构和更长的网络生存期.     

分簇无线传感器网络动态时隙分配MAC协议

为降低大规模无线传感器网络的平均能耗,提出了一种基于动态分配的调度型无线传感器网络MAC协议（SDC-MAC）。该协议簇间使用FDMA方式分配无线信道,簇内通过TDMA方式给各个节点分配可变长的时隙。随着簇结构的变化,簇头通过时隙分配通知,对簇内节点的时隙分配进行动态调整,簇成员节点则根据控制信息进行休眠和唤醒。仿真结果显示,该算法有效地降低了网络的平均能耗,当网络流量高时还可降低平均数据包时延。     

大规模无线传感网中基于能耗均衡的按需QoS协议

为满足大规模无线传感器网络局部区域信息收集时的QoS需求,在保证网络连通性的条件下最大限度降低网络能耗与控制开销,本文提出一种基于能耗均衡的按需QoS协议OQBED.该协议采用近似静态分簇和按需信息收集策略减少控制开销,通过有效选择工作节点数目以及执行簇头轮换机制来保障能耗均衡,并在簇头间选取满足QoS条件的最优能源路由来实现数据融合与传送.仿真结果表明,OQBED协议能有效减小控制开销,显著延长网络生命期,大幅度提高信息传输成功率.     

交通路灯监控系统的无线传感网链状路由算法

在交通路灯监控系统中为节省网络节点能耗和降低数据传输时延,提出一种无线传感网链状路由算法（CRASMS）。该算法根据节点和监控区域的信息将监控区域分成若干个簇区域,在每一个簇区域中依次循环选择某个节点为簇头节点,通过簇头节点和传感节点的通信建立簇内星型网络,最终簇头节点接收传感节点数据,采用数据融合算法降低数据冗余,通过簇头节点间的多跳路由将数据传输到Sink节点并将用户端的指令传输到被控节点。仿真结果表明：CRASMS算法保持了PEGASIS算法在节点能耗方面和LEACH算法在传输时延方面的优点,克服了PEGASIS 算法在传输时延方面和LEACH算法在节点能耗方面的不足,将网络平均节点能耗和平均数据传输时延保持在较低水平。在一定的条件下,CRASMS算法比LEACH和PEGASIS算法更优。     

交通路灯监控系统的无线传感网链状路由算法

在交通路灯监控系统中为节省网络节点能耗和降低数据传输时延,提出一种无线传感网链状路由算法(CRASMS)。该算法根据节点和监控区域的信息将监控区域分成若干个簇区域,在每一个簇区域中依次循环选择某个节点为簇头节点,通过簇头节点和传感节点的通信建立簇内星型网络,最终簇头节点接收传感节点数据,采用数据融合算法降低数据冗余,通过簇头节点间的多跳路由将数据传输到Sink节点并将用户端的指令传输到被控节点。仿真结果表明,CRASMS算法保持了PEGASIS算法在节点能耗方面和LEACH算法在传输时延方面的优点,克服了PEGASIS算法在传输时延方面和LEACH算法在节点能耗方面的不足,将网络平均节点能耗和平均数据传输时延保持在较低水平。在一定的条件下,CRASMS算法比LEACH和PEGASIS算法更优。