基于网络效率的线性无线传感器网络优化部署算法

基于多跳的无线传感器网络,靠近sink的传感器节点因需要转发更多的数据,其能量消耗较多,从而在sink周围形成"能量空洞".采用更符合实际的单位部署成本的网络寿命,即网络效率作为优化目标.在仅已知网络规模和节点感知半径r的情况下,如何通过有效的节点部署来避免"能量空洞"并使网络效率最大,是一个极具挑战性的研究课题.提出了一种高效节点部署算法,求解出了最优工作节点数、最佳中继节点部署方案、最优节点传输距离.理论分析与模拟实验结果表明,算法不仅能够避免"能量空洞",而且相对于已有均匀与非均匀算法都能有效提高网络效率,因此该算法对构建低成本的无线传感网络应用系统具有重要意义.     

WSN中基于时空特性的网络能量空洞研究

能量空洞（Energy Hole,EH）现象给传感器网络带来了很大的损害,确定能量空洞的时间与空间演化规律对于无线传感器网络的研究起着重要的支撑作用。采用微分的方法从理论上分析得到了多跳无线传感器网络节点承担的数据量。给出了计算传感器网络能量空洞时间与空间的演化过程的算法。算法第一次较为准确地从时间上给出第一个节点死亡（First Node Died,FND）到全部节点死亡（All Node Died,AND）的演化过程,以及能量空洞在空间上发生,发展的全过程。采用Omnet++平台进行了大量的模拟实验,结果证明了该算法的正确性,从而可为传感器网络的部署、优化、能量空洞避免提供很好的指导作用。     

基于量子免疫的无线传感器网络能量空洞避免

无线传感器网络路由的一个重要问题是如何有效地均衡整个网络的能量消耗水平,避免形成能量空洞.如何通过有效的节点部署来避免"能量空洞"并使网络效率最大,是一个极具挑战性的研究课题.基于无线传感器网络特性,提出了基于量子免疫的能量空洞避免算法.采用量子编码染色体,利用免疫算子和量子门来引导变异,使得当前最优个体的信息能够很容易扩大到下一代,具有种群规模小、收敛速度快、全局寻优能力强的特点.对比实验结果表明:算法不仅能够避免"能量空洞",而且相对于已有均匀与非均匀算法都能有效提高网络效率.     

异构传感器网络能量空洞分析与避免研究

在无线传感器网络中,由于sink附近的节点承担远方节点数据的转发,故能量消耗较高,容易在sink附近形成能量空洞而使网络提前死亡.针对由初始能量较大节点充当簇头节点与初始能量较小的节点作为普通节点组成的异构分簇无线传感器网络,提出了不等簇半径工作能量空洞避免策略.策略的核心是让近sink的簇半径较小,而远sink的簇半径较大,这样,近sink部署的初始能量较大的簇头节点较多,因而能够减弱能量空洞的影响,以达到能量消耗均衡的目的.将能量空洞避免问题转化为在保证网络寿命满足应用需求约束前提下如何使部署的节点最小的优化问题,并详细给出了不等簇半径的取值与优化方法.理论分析与实验结果表明,所提出的策略对网络寿命与性能有较大的改善,对于异构传感器网络建设有较好的指导意义.     

基于萤火虫算法的无线传感器网络节点重部署策略

节点部署是无线传感器网络研究的重要问题之一。针对节点部署过程中的能量空洞问题,提出了一种基于萤火虫算法（FA）的节点重部署（NRBFA）策略。首先,在节点随机部署的传感器网络中,利用k-means算法进行分簇并引入冗余节点;然后,利用FA移动冗余节点,以分担簇头（CH）负载并均衡网络中节点的能耗;最后,再次利用FA寻找目标节点,从而更新冗余节点。该策略通过有效地移动冗余节点,减小了节点移动距离并降低了网络能耗。实验结果表明,该策略能够有效地缓解“能量空洞”问题,并且与基于虚拟力的分区节点重部署算法相比降低了算法的复杂性,且能更好地提高网络的能量效率,均衡网络负载,并将网络生命周期延长近10倍。     

异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化

在无线传感器网络中适当地部署少量的异构传感器节点能够有效地延长网络寿命,提高网络的可靠性.本文主要研究无线传感器网络中异构节点的部署问题,提出了基于选址问题的异构节点部署算法,以优化无线传感器网络中异构节点的数量和位置.与其它算法相比,该算法对无线传感器网络的拓扑结构没有特定的要求,可以支持随机部署或人工部署的各种传感器网络,最后还给出了该算法的仿真测试结果.     

基于能量分配的无线传感器网络能量空洞避免算法

无线传感器网络中,越靠近Sink 的节点将承担更多的数据转发,导致能量消耗较高而最先死亡,从而形成能量空洞使网络提前死亡。对传感器网络能量空洞进行研究,建立节点均匀分布的网络模型,提出一种分层的动态路由协议;通过分析网络动态路由获取各层网络节点能量负载情况,进而提出一种基于能量分配的传感器网络能量空洞避免算法EABEHA。仿真实验表明,该算法能够合理分配传感器网络的能量,和Flooding、LEACH等算法相比,EABEHA算法能够显著延长网络寿命。     

基于蛙跳算法的无线传感器网络节点重部署

针对传统无线传感器网络节点重部署覆盖方法没有进行子群节点局部搜索,导致方法存在覆盖率较低、节点连通性较差等问题,提出基于蛙跳算法的无线传感器网络节点重部署方法,初始化无线传感器网络节点,引入蛙跳算法,将全局的信息交换和子群局部搜索结合,确定无线传感器所能够探测的区域范围,利用微积分方法求解不规则区域,获取网络节点最优解,实现无线传感器网络节点的重部署.实验结果表明,研究方法覆盖率较高、节点连通性较好、节点能量较高,具有更好的应用价值.     

无线传感器网络解决能量空洞问题综述

基于无线传感器网络的特点,部分节点因为过早耗尽自身能量而导致网络原有覆盖区域缺失或者数据无法送达sink节点,从而形成能量空洞现象。如何避免能量空洞并能有效延长网络周期,是目前无线传感器网络的研究热点。当前解决能量空洞问题主要是以最大限度地均衡网络负载为设计目标。从5个方面,即能量控制与功率控制、数据压缩与融合策略、节点非均匀分布、动态性及增加sink节点数量和分簇算法,总结了解决此问题的方法,同时分析了各种方法的优缺点及进一步研究的方向。     

基于Voronoi图的无线传感器网络栅栏覆盖算法设计

针对无线传感器网络中栅栏构建的问题,提出了一种基于监测区域Voronoi图划分的无线节点栅栏构建算法。仿真结果显示,网络中无线节点部署地越多,栅栏形成的可能性和组建栅栏的节点平均数量也会随之增加。该算法能够在无线传感器网络节点覆盖密度较低且不均,已经形成了少量栅栏空洞的情况下快速实现监测区域的栅栏覆盖,但空洞修复还需要进一步研究。