无线传感器网络分簇路由协议

在无线传感器网络体系结构中,网络层的路由技术至关重要.分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点,成为当前重点研究的路由技术.分析了无线传感器网络分簇路由机制,着重从簇头的产生、簇的形成和簇的路由角度系统地描述了当前典型的分簇路由算法,并比较和分析了这些算法的特点和适用情况.最后结合该领域当前研究现状,指出分簇路由算法未来的研究重点.     

基于多轮分簇的无线传感器网络路由协议

提出了一种基于多轮分簇的无线传感器网络路由协议MCBMC(multi-round cluster based Multi-hop clustingrouting protocol),它对RBMC(ring based multi-hop clustering routing algorithm)进行了改进,在簇头自举中引入剩余能量参数,同时改单轮成簇为多轮成簇,减少了频繁分簇和重复建立多跳路由的次数。仿真结果表明,与RBMC相比,MCBMC能够降低节点平均能耗,提高网络的寿命。     

无线传感器网络分簇路由协议分析

网络层的路由技术在无线传感器网络体系结构中的重要性不可忽略。方便的拓扑管理、高效的能量利用和简单的数据融合是分簇路由的优点,这也是该路由技术成为当前重点研究的原因。本文将分析无线传感器网络分簇路由机制,描述路由协议设计的好与坏直接影响WSN总体的性能,比较和分析了几种算法的优缺点。将该领域当前研究现状和分簇路由算法的发展趋势相结合。     

基于分簇的无线传感器网络多跳路由算法

由于无线传感器网络中节点能量有限,而且不易补充,因此节能是其研究的主要技术之一。为平衡网络节点能耗负载,延长网络寿命,考虑到随机分布节点的剩余能量和节点相对于基站的位置,提出了一种基于分簇的多跳路由算法。算法中,引入了能量控制因子来降低低能量节点被选为簇首的概率;利用簇首权重的影响,建立基于最短距离的多跳路由,解决了不同距离的簇首之间的能耗平衡问题。仿真实验表明,所提算法能够更好地均衡网络负载,延长网络的生存时间。     

分簇多跳路由算法在无线传感网络中的应用研究

目前,网络大规模发展扩张,但无线传感网络节点能量有限,部署后无法补充新能量的情况下,一旦簇头直接与基站进行远距离通信,将极大消耗簇头能量,极大程度缩短簇内节点的生存周期。改进型多跳路由协议由此产生,可有效降低节点能量消耗,延长传感器节点及网络寿命。基于此,主要讨论从簇间路由、选取簇头、形成簇三方面着力改进多跳路由协议。     

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议*

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。     

一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议

为了均衡无线传感器网络的能量消耗,延长网络的生存时间,在研究几种基于均匀分簇和非均匀分簇的路由协议基础上,提出一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议。该协议引入能量因子和距离因子修正了LEACH协议的阈值函数。在簇间通信过程,簇头节点与Sink节点之间采用多跳通信方式,簇头与簇头之间形成一条通向Sink节点的优化路径。实验结果表明,相比于LEACH协议和EEUC协议,本文提出的新协议能够有效的均衡网络的能量消耗,延长无线传感器网络的寿命。     

基于聚簇的多跳路由协议的研究

为适应大规模无线传感器网络的应用，进一步均衡网络中节点负载，提出一种基于聚簇的多跳路由协议（CBMRP）。协议基于聚簇的思想，簇首进行簇内数据融合后，结合一简单的启发函数和网关剩余能量选取合适的网关，将融合后的数据利用网关在簇首间转发，最终传送到基站。协议充分考虑了数据冗余性的消除及数据传输过程中节点能耗的均衡，可进一步延长网络生命周期。     

基于分簇的水声传感器网络多跳路由算法

分簇算法是指将网络分割成簇,建立多级网络,最早是由Wendi Rabiner等人在2000年提出,应用到无线传感器网络的LEACH协议中,然而分簇在水声传感器网络中的应用还存在众多弊端。为使其更好地应用到水声传感器网络中,本文将多跳引入到分簇路由协议,从网络的节能和效率角度出发,提出一种基于分簇的水声传感器网络多跳路由算法。该算法根据节点所在区域将网络划分为多个簇,每个簇创建一个子网络并创建对应的簇路由表,节点根据下一跳的状态动态修改路由,采用多跳方式传输数据,利用仿真实验的方法验证算法的优势。     

基于奇偶轮成簇和双簇首的非均匀分簇协议

针对无线传感器网络（WSN）存在"能量热区"和系统鲁棒性较差的问题,提出了一种基于奇偶轮成簇和双簇首的非均匀分簇协议（UCOD）。首先,优化竞争半径函数,使簇首分布更合理;其次,引入主副簇首机制,当主簇头能量低于设定的能量阈值时进入休眠,副簇头同时执行主副簇头功能以提高鲁棒性;然后,采用奇偶轮不同的成簇机制,奇数轮全局节点竞争簇首,偶数轮在奇数轮簇内选择簇首,减少节点入簇选择耗能;最后,将网络分级,节点根据位置、能量、转发次数和周围节点数在下一级选择中继节点。仿真结果表明,UCOD与分布式能量均衡非均匀分簇协议（DEBUC）和基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议（HRPNC）相比,网络生命周期延长了28.4%和13.7%,丢包率在簇首损坏50%的情况下降低了39.1和27.5个百分点。实验结果表明,UCOD能够有效提高能量效率和系统鲁棒性。     

能量负载均衡的无线传感网分组成簇协议

针对无线传感网（WSN）中分簇路由协议在簇首分布及节点能耗不均问题,提出了一种节点能量负载均衡的分组成簇算法。根据节点能量分组,并随着节点能量的减少动态调整分组个数,组内根据能量重心进行簇首选举,利用簇首轮转和簇间多跳路由进一步均衡节点能耗。仿真结果表明,该算法有效实现了负载均衡,并显著延长了网络的稳定期。     

煤矿巷道中无线传感器网络的可靠路由算法

根据井下巷道的实际工作环境,提出了一种适用于井下巷道的无线传感器网络路由算法。算法根据接收节点的位置和剩余能量来确定最优转发节点,既减少了多跳路由传递的时间又均衡了节点能耗;算法在路由过程中节点失效时利用路由切换技术,通过对侧的节点形成互补路由来继续路由过程,大大增加路由的可靠性。仿真实验及分析表明,与其他典型的井下巷道分区算法相比,该算法生成的路由有更短的时延和更高的数据传递率,适合于井下巷道环境。     

基于能量的WSN多跳簇生成算法

提出一种基于能量的多跳簇生成(EMHC)算法,根据剩余能量争先原则选择簇首,并采用最小通信代价的多跳簇内结构。通过OMNet++模拟器对算法进行实验,结果表明,EMHC形成的簇首分布较为均匀,可以利用最佳多跳路径节约传输能量,提高网络生存时间,与LEACH和HEED算法相比具有较大优势。     

基于非均等分区的无线传感器网络路由协议

针对无线传感器网络（WSN）存在簇头节点分布不合理以及节点负载不均形成的“热点”问题,提出了一种基于非均等分区的非均匀分簇路由协议（UAUC）。UAUC通过非均等分区对网络进行划分,并在每个区域中根据能量因子、距离因子以及密集程度因子选择合适的簇头节点。此外,在簇头节点之间构造一棵负载均衡路径树,解决数据传输时存在的“热点”问题。仿真实验中,与低功耗自适应集簇分层（LEACH）协议,分布式能量有效非均匀成簇（DEBUC）协议以及基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议（HRPNC）相比,UAUC协议的簇头节点分布更加合理;UAUC在生存周期上较LEACH协议,DEBUC协议与HRPNC协议分别提高了88%,12%与17.5%;UAUC的节点平均剩余能量高于LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议,并且节点剩余能量方差小于LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议;UAUC协议在数据包接收量上较LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议提高了400%,87.5%与25%。实验结果表明,UAUC能够有效地提高能量效率和数据包接收量,均衡能量消耗,延长网络的生存周期。     

基于吸引因子和混合传输的分簇路由算法

为了能够有效地降低无线传感器网络(WSN)的能耗,延长网络生命周期,对低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议等多个分簇路由协议进行分析,并针对其算法存在的缺陷提出基于吸引因子和多跳传输的分簇路由算法(CRAH)。针对不合理的簇头选择问题,采用加权和的方法将节点剩余能量与节点位置两个参数,作为簇头选择的新指标;对簇头节点的任务进行重新分配,选出新的融合节点;融合节点和基站的通信采用单跳与多跳相结合的混合传输方式,结合吸引因子和Dijkstra算法提出新的基于吸引因子的Dijkstra(AF-DK)算法,为融合节点找到最优转发路径。仿真结果表明,与LEACH、集中式低功耗自适应集簇分层型(LEACH-C)路由和固定簇半径的分簇(HEED)等协议相比,CRAH使网络寿命分别提高了约51.56%、47.1%和42%,网络能耗速度明显减缓,基站接收的数据量平均减少了69.9%。CRAH使簇头选择更加合理,有效减少了通信过程中的冗余数据,均衡了网络能耗,延长了网络生命周期。     

一个新的基于能量和距离的传感器网络协议

分析了基于低能量自适应聚类层次(LEACH)协议等典型协议,提出了一个基于能量和到基站距离的分簇算法,并在簇首的数据发送中引入了改进的多跳路由算法,称为基于能量距离分簇(EDBCM)的多跳算法。仿真结果表明,新协议提高了基站接收到的数据量,延长了整个网络的寿命。     

一种基于路由表的无线传感器网络路由协议

路由协议是无线传感器网络研究的关键内容之一。提出了一种基于路由表的无线传感器网络路由协议SPBT。该路由协议采用路由表简化了数据传输过程,节省了能量;同时采用兼顾能量均衡和路径优化的策略建立数据传输路径,并且为了提高数据传输的可靠性采用了回溯策略。通过仿真,把该协议和基于协商机制的SPIN协议进行了比较,结果表明,SPBT协议具有良好的能量有效性、能量均衡性、较低的数据传输延迟和较高的数据投递率。     

基于三维空间与区域协同进化的无线传感网多路径路由协议

针对三维空间中无线传感器网络(WSN)的节点能量消耗不均衡问题,提出了一种基于三维空间与区域协同进化的无线传感器网络多路径路由协议(MRPTSRC)。该协议采用提出的区域划分模型将节点的一跳邻域空间划分为若干个子空间;根据区域协同进化算法(RCA)选择每个子空间的局部最优节点并决定最优下一跳节点;对前向区域节点采用加权策略以跳出局部最优并提高向Sink节点的收敛速度。在NS-2平台下进行了仿真,与度数受限的路由(DECOR)和前向感知因子的能量均衡路由协议(FAF-EBRP)相比,MRPTSRC的首个节点死亡时间相对于总时间分别提高了6%和3%;与FAF-EBRP相比,MRPTSRC的节点死亡率降低了38%,延迟时间降低了30%,节点剩余能量标准差也降低了16.7%;与DECOR相比,MRPTSRC的网络生存时间延长了30%。仿真结果表明,MRPTSRC能够有效地提高网络的性能。