UCUBG:基于等级划分的水下传感器网络非均匀分簇算法

随着海洋经济发展,水下无线传感器网络已成为研究热点.针对水下传感器网络中集中式分簇困难,能耗不均和水声时延长问题,提出一种基于等级划分的分布式非均匀分簇算法.该算法首先利用平均能量与节点密度相结合的阈值函数以及综合考虑节点深度和节点密度的簇首竞争半径函数,选择簇首节点,使簇首分布更加合理和均匀;然后划分簇首等级,优化入簇过程,均衡具有不同簇间传输任务的簇内负载;最后结合簇首等级和贪心算法,构建簇间多跳传输路由,降低整体通信能耗和时延.仿真结果表明,所提出的算法不仅能均衡能耗,延长网络寿命,而且能够有效降低网络通信时延.     

能量均衡的WSN非均匀分簇路由算法

针对现有无线传感器网络（WSN）分层分簇路由算法存在的能耗不均衡问题,提出一种能耗均衡的WSN非均匀分簇路由算法。该算法通过在已划分的非均匀区域中构建中间层达到均衡簇首和其他节点能耗的目的,实现WSN整体能耗均衡。实验结果表明,该算法能均衡WSN能耗负载,提高WSN的能量效率,延长100轮～200轮WSN生命周期。     

基于博弈论能耗均衡的WSN非均匀分簇路由协议

在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点间能耗不均容易引发 “能量空洞”现象,影响整个网络的性能。针对这个问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的非均匀分簇路由(GBUC)算法。该算法在分簇阶段,采用非均匀分簇结构,簇的半径由簇头到汇聚节点的距离和剩余能量共同决定,通过调节簇头在簇内通信的能耗和转发数据的能耗来达到能耗的均衡;在簇间通信阶段,通过建立一个以节点剩余能量和链路可靠度为效益函数的博弈模型,利用其纳什均衡的解来寻找联合能耗均衡、链路可靠性的最优传输路径,从而提高网络性能。仿真结果表明:与能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法和非均匀分簇节能路由(UCEER)算法相比,GBUC算法在均衡节点能耗、延长网络生命周期等性能方面有显著的提高。     

改进的基于蚁群算法的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中传感器节点随机分布造成能耗不均和“热区”等问题,提出了一种改进的基于蚁群算法的非均匀分簇路由协议。该协议也采用“轮”方式运行,每轮簇首选举开始阶段,根据节点剩余能量、节点密度,结合节点到Sink节点的距离来构造不均匀的竞选半径,每个节点根据竞选半径范围内邻居节点计算剩余能量比及距离偏差平均值,从而计算出其簇首竞争等待时间,采用时间等候簇首竞选机制来选举出簇首,平衡簇内的通信能耗;数据传输阶段,考虑剩余能量、通信能耗、链路质量、传输时延等因素,采用改进的蚁群算法构造最优传输路径,数据传输的同时更新信息素,从而达到自适应、动态优化地建立和维护传输路径。仿真结果表明,该路由协议能有效节约能量和均衡能耗,延长网络生命周期,改善链路质量,减少传输时延。     

基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略

针对环境监测、电网冰灾监测等大规模监测系统中监测区域覆盖广、传感器数量大等特性,为节约网络能耗以延长生命周期,提出了一种基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略(RCS).该策略首先利用传感器节点的位置信息进行凝聚的层次聚类(AGNES)算法将大规模网络分区以优化簇首的分布;其次,候选簇首节点竞选簇首成功后进行不均匀分簇,同时加入时间阈值来均衡簇首节点的能耗;最后,采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、与汇聚点距离计算网络能耗代价来构建最小生成树进行路由选择.在仿真实验中,该策略与经典的低功耗自适应分簇(LEACH)协议和能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法比较,簇首能耗平均分别减少了45.1%和2.4%,网络生命周期分别延长了38%和3.7%.实验结果表明,RCS在大规模网络中能有效均衡整体网络能耗,显著延长了网络的生命周期.     

一种基于节点位置和密度的非均匀分簇路由算法

分析了现有分簇路由算法,提出了基于节点位置和密度的非均匀分簇路由算法。簇头选举阶段,考虑了节点的剩余能量,并引入竞争机制进行簇头选择;成簇阶段,综合考虑节点与基站的距离、节点密度以进行非均匀分簇,达到节点能耗均衡的效果,同时解决路由热区问题;簇间路由阶段,通过设立通信簇头节点,使簇间数据转发任务从簇头中分离,簇头节点只负责簇内的数据收集和融合,而通信簇头节点负责簇间数据传输,减少了簇头的能量消耗。实验结果表明,改进后的路由算法能够有效地均衡网络负载,并显著地延长网络的生命周期。     

基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSNs)中多跳通信造成的“热区”等问题,提出一种基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由(WCF-UC)算法.该算法采用权值的局部竞选簇首策略,簇首根据距离信息等构建大小不均的多个簇,通过考虑节点剩余能量、节点稀疏程度等因素来保证簇首的最优选择,簇内使用链式结构代替点对点通信,有效均衡簇内通信能耗.采用簇间多跳路由算法,使用一个代价函数,兼顾簇首剩余能量、簇内成员节点数量和位置信息,确定最优能量路径,完成簇间信息传输,平衡簇间通信能耗.仿真结果表明:与LEACH,HEED,EEUC等算法相比,该算法能够有效地均衡节点能耗,延长网络生命周期.     

基于学习自动机的无线传感网能量均衡分簇算法

优化簇首选择、均衡节点能量负载以延长网络存活时间,一直是无线传感器网络分簇协议研究的重点。针对无线传感器网络节点随机分布的情况,在基于学习自动机(Learning Automata, LA)的ICLA算法基础上,提出一种兼顾节点密度的能耗均衡分簇算法。在簇头选举方面,综合考虑节点剩余能量和节点密度,利用学习自动机与周围环境进行信息交互和动作奖惩,选择出相对较优的簇头;根据簇首与基站距离和其节点密度构造大小非均匀的簇,实现不同位置不同网络疏密程度下簇内和簇间能耗互补均衡;构造了基于簇首剩余能量、簇内节点密度和传输距离的评价函数,并运用贪婪算法选择出最优中转簇首进行多跳传输。仿真实验结果表明,该算法能选择出更为合理的簇头,有效地均衡网络能量负载,延长网络生存时间。     

基于能量均衡的WSNs固定分区路由算法

针对LEACH协议簇间通信能耗和控制开销过大,以及簇首数量波动大、簇首分布不均匀等问题,提出一种基于能量均衡的固定分区路由算法。结合多跳算法进行非均匀分簇,在降低簇间通信能耗的同时避免了＂热区＂问题。采用固定分区策略,限制了簇首节点出现的范围与数量。引入簇首能量自检机制,降低了网络的控制开销。同时利用节点能量和位置信息,选取最优节点成为簇首。仿真实验结果表明：该算法在网络的总体能耗、负载均衡和生命周期方面都有较好的表现。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由算法

发现现有的针对非均匀分簇路由算法没有充分考虑簇首与基站之间最优路径选择,而导致传输路径上的能量消耗不均衡的问题。为了更好地均衡传输路径上节点能量的消耗,提出了基于最小生成树的非均匀分簇的路由算法。该算法利用节点剩余能量和节点到基站的距离选举簇首,然后通过建立最小生成树搜寻最优传输路径,这样可以减少传输路径上的能量消耗,有效地解决能耗不均衡问题。理论分析和实验结果均表明,该算法无论在存活节点个数还是在能量消耗上都明显优于EEUC算法和EBCA。     

基于PSO的非均匀分簇双簇头路由算法

针对无线传感器网络中分簇路由算法簇头负载过重,同时为了提高无线传感器网络的能量利用效率,提出了一种基于PSO的非均匀分簇双簇头路由算法。该算法首先通过候选簇头节点与基站距离的远近构造出几何规模不等的簇,然后根据簇的规模引进PSO优化算法最终选择出主簇头与副簇头。主簇头主要负责簇内节点数据的采集跟数据融合,副簇头主要完成簇内及簇间数据转发任务,实现数据的单跳与多跳传输。仿真结果表明,该算法有效的减少了簇头节点的能耗,在很大程度上均衡了整个网络的能耗,实现了网络生存周期的延长。     

基于量子遗传算法的无线传感器网络路由研究

通过分析无线传感器网络(WSN)分簇路由算法中簇首节点分布,能量消耗,数据传输等问题,提出了一种基于熵权法量子遗传算法的路由算法,该算法在簇首的选举过程中采用熵权法动态的确定节点剩余能量、节点间的通信距离、节点度数和节点与基站的距离这四个因素的权值系数,在簇首选举结束后,利用量子遗传算法寻找出一条遍历所有簇首与基站的路由,通过最佳路由将所采集的数据传输给最终的基站节点。该算法实现了合理的簇首选举,并在簇首间采用最佳路由的方式向基站传输数据的功能。仿真结果分析表明,该算法在网络生存周期、能耗均衡方面均优于LEACH、CECA-GA算法,达到了延长了网络生存周期,均衡能耗的目的。     

基于SEP协议的最优分簇改进算法

提出基于SEP协议的最优分簇改进算法。根据SEP协议的分簇结构,采用不同竞争时间、考虑剩余能量因素的区首选举策略将网络区域进行优化分区,从而均衡区内能量消耗;提出结合最优簇首数并考虑普通距离因子等因素选举簇首;有机结合簇内单跳和簇区间转发,区首与簇首进行两层路由传输。利用Matlab对所提改进算法进行仿真分析,结果表明,这种基于SEP的改进算法（P-SEP）与SEP、基于新型聚类的非均匀成簇NHRPNC相比,有效地降低了传感器节点的平均能耗,从而延长了网络生命周期。     

基于AGNES聚类的能耗均衡WSNs优化路由算法

无线传感器网络的生命周期与节点的能耗直接相关。为解决能量消耗分布不均,影响网络寿命的问题,提出一种基于AGNES聚类的能耗均衡WSNs优化路由算法(EBRAA)。通过AGNES聚类算法获得网络均匀分簇,根据簇内节点的剩余能量和节点与基站距离及两者权重因子,完成分布式簇头选举,采用改进后的Dijkstra算法产生簇头间最短路径的多跳路由。仿真结果表明,与LEACH和KBECRA算法相比,EBRAA算法的簇分布更加合理,能耗更加均衡,延长了网络生命周期。     

基于LEACH的WSNs分簇优化策略

针对LEACH算法中能量消耗不均匀的缺陷,本文提出了一种改进的路由协议来提高无线传感器网络的能量效率。在簇首选择阶段,引入节点剩余能量和初始能量来调节传感器节点随机数的大小;在成簇阶段,该算法将节点的剩余能量和距离汇聚节点的远近作为成簇的依据,使簇首的分布更加合理;在数据传输阶段,将节点与汇聚节点之间的距离及节点的剩余能量相结合,提出一种单跳与多跳相结合的传输方式,从而减少了能量消耗。仿真实验表明,改进后的算法能够更好的减少能耗,延长无线传感器网络的生命周期。     

负载均衡的无线传感器网络的分簇路由算法

无线传感器网络分簇算法中,簇首肩负着收集、融合和传输数据的责任,影响整个簇的性能。簇首能量快速消耗,破坏了网络节点能量的均衡性。针对此,提出了一种负载均衡的分簇算法（LBCA）,由簇内成员和助理簇首帮助簇首完成任务。簇首选择阶段,通过两次筛选确定簇首的方法来控制簇首个数;簇内收集数据时结合蚁群算法寻找遍历簇内的最短路径,减小簇首能量消耗的压力;给Sink节点传递数据过程中,在簇内选择一个助理簇首来辅助簇首工作。仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络节点负载的能耗,提高网络的生命周期。     

无线传感器网络区域内心距离的固定分簇算法

分布式分簇算法(LEACH)中每轮的簇头数量不稳定以及位置分布不均匀,针对此问题,为了延长无线传感网络的稳定周期,优化簇头选举机制,以及均衡网络的能量消耗,提出了一种改进的固定分簇算法;该算法采用固定分簇技术,以汇聚节点为中心将网络划分为等大小的区域;在簇头选举阶段,引入代价函数,综合考虑固定分簇内各节点剩余能量、区域的内心距离、位置布局等因素,优化簇头的数量和布局;通过Matlab仿真实验表明,改进后的算法与原算法对比,均衡了网络能量消耗,每轮中簇头数量稳定且分布较均匀,有效延长了网络的稳定周期、半衰周期和生命周期。     

WSN中基于非线性自适应PSO的分簇策略

如何更大程度地延长网络的生命周期是设计无线传感器网络路由协议时需要考虑的重要因素。针对此问题,提出一种新型的基于改进粒子群优化的分簇算法。该算法调整了传统粒子群优化算法的惯性权重系数,能够避免其过早陷入局部最优;同时考虑到能量均衡和传输路径,将转发节点与簇头协作,以减轻簇头的能耗。仿真对比实验表明,改进算法在合理分配节点和平衡簇结构系统方面具有良好的性能。     

基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法

针对LEACH算法中簇头能量消耗过快的缺陷,提出一种基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法LEACH-G。在分簇过程中采用分组的策略,利用信标节点signpost,在选出簇头之前承担通信任务,均衡整个网络能耗,并在簇头选取阈值中引入节点与基站之间的距离以及能量参数,降低网络能耗。仿真结果表明,与LEACH相关算法相比,LEACH-G算法能够有效降低节点10%～15%的平均能耗,延长网络生命周期,提高簇头工作效率。     

基于簇的能量均衡无线传感器网络时间同步算法

针对现有时间同步算法应用于多跳无线传感器网络时存在的误差累计和能耗不均衡问题,提出一种基于簇的能量均衡时间同步算法。该算法基于簇状分层的网络拓扑,簇首之间采用双向监听机制代替双向交换机制,以减小通信开销和发送时延带来的同步误差;簇成员节点利用双向交换和单向广播相结合的机制与簇首同步,并通过最优剩余能量选取回应节点,均衡簇内节点能耗。对提出的新方法和传统的同步算法在精度和能耗方面进行理论分析和仿真验证,结果表明,该算法在保证较高同步精度的前提下可以减小通信开销,均衡网内节点能量消耗,延长网络生命周期。