大规模无线传感器网络分簇路由协议改进方案

本文对大规模无线传感器网络的路由协议进行了研究,提出一种全新的高能效分簇路由协议.根据节点数目以及分布区域大小,通过数学公式推导得出最优的簇首节点数目.对簇首进行改进,均衡网络的负载,减少节点的过早死亡,延长整个网络的寿命.离基站较远的簇首利用多跳来传输数据,减少远距离簇首的能量消耗,延长网络寿命,使网络规模不受限.使用Matlab软件进行仿真实验,实验结果表明新协议能够均衡网络节点能耗,延长网络生命时间,且能适用于大规模的网络.     

基于剩余能量和睡眠控制的改进LEACH算法

无线传感器网络（WSN）路由协议研究的一个重要的目标是如何在有限的能源下降低整个网络的能耗,提高网络的生存时间。以分簇路由协议LEACH为研究基础,提出了一种改进算法。该算法改进了簇首选择规则,引入协调件协议算法,通过在成簇阶段降低剩余能量低的节点被选择成为簇首的概率,在稳定运行阶段使簇首节点尽可能多的保持睡眠状态,从而降低了网络能耗。仿真结果表明,与原LEACH算法相比,改进的算法能够明显地延长网络生存时间。     

高能量有效性的无线传感器网络 数据收集和路由协议

 提出了一种分布式高效节能的无线传感器网络数据收集和路由协议HEEDC.此协议中传感器节点根据自身状态(综合考虑剩余能量、节点密度等因素计算得出的代价因子)自主的竞争簇首,同时为减少簇首节点的能量开销,簇首之间通过多跳方式将各个簇内收集到的数据发送给特定簇首节点,并由此簇首节点将整个网络收集的数据发送给汇聚节点.仿真实验表明,HEEDC协议比起现有的几种重要路由协议(如LEACH、PEGASIS等),能提供更加有效的能量使用效率,延长无线传感器网络的生存周期.因此,使用HEEDC协议的无线传感器网络具有更好的使用性,其监测结果具有更高的可靠性.     

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。     

一种基于剩余能量的LEACH算法改进

分析了LEACH(Low-EnergyAdaptiveClusteringHierarchy)路由协议,提出了一种改进算法。该算法在LEACH协议的基础上,同时考虑到节点剩余能量与初始能量的比值,对簇首的选举概率加以改进,修正了原协议的簇首选举概率公式。在改进公式中选择不同的调节参数,分别进行了模拟仿真试验。结果表明,改进后的算法降低了整个网络能量消耗,延长了网络的生存周期。     

基于簇头间距均匀部署的LEACH协议改进算法

针对无线传感器网络中各节点能量消耗和簇头节点位置分布不均导致网络寿命下降的问题,在LEACH协议基础上提出一种改进算法。首先增加高剩余能量节点成为簇头的概率,其次设定备选簇头节点间最小距离,以降低簇内节点与簇头节点的通信能耗。通过理论分析和仿真实验,提出的算法能实现网络能耗均衡,有效延长网络的生存周期。     

一种基于K-means的WSN移动汇聚路由算法

无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为一种资源受限的网络,网络中节点的能耗直接影响了网络的性能。因此,均衡网络中的能耗,延长网络的生命周期,成为设计WSN路由算法的重要目标。于是,在LEACH-C协议的基础上提出了一种移动汇聚路由算法。分簇阶段由Sink节点计算最优簇首个数,通过K-means聚类将网络中的节点划分至不同的集群,选择通信成本最低的节点作为各集群的簇首。稳定传输阶段通过移动Sink进行数据采集,针对不同的延迟分别规划Sink节点的移动轨迹。MATLAB仿真结果表明,与LEACH和LEAHC-C算法相比簇首的分布更合理,结合Sink节点的移动策略能有效均衡网络能耗,延长网络的寿命。     

无线传感器网络最优簇首节点数量研究

在无线传感器网络中能耗是必须考虑的一个重要因素,由于无法对节点的能量进行再输送,应尽可能地减少系统能量的开销、延长整个网络的生存时间。文中对无线传感器网络的能耗与最优簇首节点数量之间的关系进行了理论分析与研究,得出的结论对无线传感器网络规划、设计有一定的指导作用。     

基于改进LEACH的多簇头分簇路由算法

为了降低无线传感器网络(WSN)的能耗,延长网络的生存周期,提出一种多簇头双工作模式的分簇路由算法.算法对低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议作了以下改进:采用多簇头双工作模式来分担单簇头的负荷,以解决单簇头因能耗较大而过早消亡的问题;选举簇头时充分考虑节点位置和节点剩余能量,并应用粒子群优化(PSO)算法优化簇头的选举,以均衡网络内各节点的能耗;建立簇与簇之间的数据传输路由,以减少簇间通信的能耗.仿真结果表明,算法有效降低了网络的能耗,延长了网络的生存周期.     

基于节点移动和协作转发的异构传感器网络路由协议

在异构传感器网络中,超级节点有着重要的意义.针对异构传感器网络中超级节点能量消耗过快的问题,提出了一种新的分簇路由协议（MCC）.通过在建簇阶段采用簇首移动控制策略来使簇内负载更加均衡;在簇间数据传输时引入了节点协作转发机制,提高了分簇协议的数据传输性能.通过NS2仿真验证,结果表明,MCC协议不仅降低了簇首能耗,而且使网络能耗更加均匀,延长了网络寿命.     

基于全局信息的LEACH协议改进算法

传统LEACH协议在选举簇头节点时,采用动态簇头选举算法,每轮选举产生簇头节点个数为最佳簇头数的概率并不是最大,使得每轮选举的簇头数偏差较大,不能使节点能量达到最优化。针对这一问题,提出了改进的LEACH-P协议,该协议在簇头选举阶段通过簇头节点间的相互协作,以少量的能量消耗来获取全局信息,消除了LEACH协议簇头选举算法的盲目性,从而改善簇头选举算法。实验结果表明,LEACH—P协议相比传统LEACH协议有效地节省了节点能量,延长了网络生命周期。     

基于改进SSA优化WSN分簇协议

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的路由协议是无线传感器网络领域中的一个研究热点.针对LEACH协议的不足,提出一种基于自适应t分布改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)的改进LEACH协议(LEACH?ISSA),以解决...     

无线传感器网络中改进的GAF算法及其性能分析

在传统GAF算法的基础上,提出了基于最优簇首数划分单元格的GAF改进算法。改进算法利用推导出的最优簇首数进行单元格的划分,在簇头选择阶段,根据节点吞吐率等条件定义了簇头选择函数来选择簇头。并对不同基站位置的改进GAF算法进行了性能分析与仿真。仿真结果表明改进算法能有效节约能耗且与理论分析相符。     

A novel residual energy‐based distributed clustering and routing approach for performance study of wireless sensor network

Non‐uniform energy consumption during operation of a cluster‐based routing protocol for large‐scale wireless sensor networks (WSN) is major area of concern. Unbalanced energy consumption in the wireless network results in early node death and reduces the network lifetime. This is because nodes near the sink are overloaded in terms of data traffic compared with the far away nodes resulting in node deaths. In this work, a novel residual energy–based distributed clustering and routing (REDCR) protocol has been proposed, which allows multi‐hop communication based on cuckoo‐search (CS) algorithm and low‐energy adaptive‐clustering–hierarchy (LEACH) protocol. LEACH protocol allows choice of possible cluster heads by rotation at every round of data transmission by a newly developed objective function based on residual energy of the nodes. The information about the location and energy of the nodes is forwarded to the sink node where CS algorithm is implemented to choose optimal number of cluster heads and their positions in the network. This approach helps in uniform distribution of the cluster heads throughout the network and enhances the network stability. Several case studies have been performed by varying the position of the base stations and by changing the number of nodes in the area of application. The proposed REDCR protocol shows significant improvement by an average of 15% for network throughput, 25% for network scalability, 30% for network stability, 33% for residual energy conservation, and 60% for network lifetime proving this approach to be more acceptable one in near future.     

Multi-factor and Distributed Clustering Routing Protocol in Wireless Sensor Networks

One of important issues in wireless sensor networks is how to effectively use the limited node energy to prolong the lifetime of the networks. Clustering is a promising approach in wireless sensor networks, which can increase the network lifetime and scalability. However, in existing clustering algorithms, too heavy burden of cluster heads may lead to rapid death of the sensor nodes. The location of function nodes and the number of the neighbor nodes are also not carefully considered during clustering. In this paper, a multi-factor and distributed clustering routing protocol MFDCRP based on communication nodes is proposed by combining cluster-based routing protocol and multi-hop transmission. Communication nodes are introduced to relay the multi-hop transmission and elect cluster heads in order to ease the overload of cluster heads. The protocol optimizes the election of cluster nodes by combining various factors such as the residual energy of nodes, the distance between cluster heads and the base station, and the number of the neighbor nodes. The local optimal path construction algorithm for multi-hop transmission is also improved. Simulation results show that MFDCRP can effectively save the energy of sensor nodes, balance the network energy distribution, and greatly prolong the network lifetime, compared with the existing protocols.     

基于多级能量阈值的簇头更新策略

簇路由是节省无线传感网络(WSNs)能量的有效策略。簇头的选择是簇路由的关键。然而,传统的簇路由是采用固定周期更新簇头,并没有考虑到簇头的剩余能量。为此,针对稳定簇头选择协议(SEP)进行改进,提出基于多级能量阈值的簇头更新策略,记为I-SEP。I-SEP路由考虑三类节点,这三类节点的初始能量不同。并针对三类节点的能量以及比例,计算它们成为簇头的概率和阈值。同时,每轮计算簇头的剩余能量,只有簇头剩余能量小于预定的阈值,才进行簇头更新,否则原来的簇头仍作为簇头,进而减少了更换簇头所带来的能耗。仿真结果表明,相比于SEP,提出的I-SEP路由有效地降低了能耗,延长了网络寿命。     

一种基于蚁群优化的分簇路由算法

在无线传感器网络路由协议的研究中,能量高效是其首要设计目标.传统LEACH协议产生簇头数目比较随机,并且簇头直接与基站通信导致能量消耗过快.在分析传统和改进LEACH路由协议的基础上,提出了一种簇头数目固定的簇头选择机制,解决了簇头分布不均匀的问题.并且将蚁群优化算法应用到无线传感器网络的路径选择中,利用蚁群的动态适应性和寻优能力,在簇头与基站之间形成一条最优路径进行通信.在Matlab平台下对新提出的算法进行仿真测试实验,实验结果表明,相对于LEACH路由协议,该算法降低了平均能量消耗,延长了网络的生命周期.     

基于LEACH的WSN路由算法研究

为了提高无线传感器网络的可扩展性在其路由协议中通常会采用分簇技术。由于无线传感器网络由能量有限的节点组成,网络中节点的能量多为电池供电,因此高效节能以延长网络生命周期是无线传感器网络必须要充分考虑的问题。针对LEACH(低功耗自适应分簇)路由算法在簇首选择时存在的问题,提出一种改进建议。对改进算法利用仿真工具NS2进行仿真,并对节点存活率和网络能耗两个方面进行比较与分析,仿真结果表明,改进算法很好地延长了网络的寿命。     

基于BWAS的无线传感器网络静态分簇路由算法

为提高路径搜索效率,避免动态分簇较多的能量消耗,提出了基于最优-最差蚂蚁系统(BWAS)的无线传感器网络静态分簇路由算法.BWAS是对蚁群算法的改进,在路径搜寻过程中评价出最优最差蚂蚁,引入奖惩机制,加快了路径搜索速度.通过无线传感器网络静态分簇、簇内动态选举簇头,在簇头节点间运用BWAS算法搜寻从簇头节点到汇聚节点的多跳最优路径,能减少路径寻优能量消耗,实现均衡能量管理,延长网络寿命,且具有较强的鲁棒性.通过与基于BWAS的动态分簇和基于蚁群算法的动态分簇路由的仿真实验相比较,证实了本算法的有效性.