基于EAD 协议的无线传感器网络高效成簇算法

在无线传感器网络中,成簇算法是减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络生存时间.本文提出了一种基于EAD 协议的无线传感器网络高效成簇算法（EC-EAD）。 EC-EAD算法在确立簇头节点时,将节点能量,节点之间距离与轮回次数综合加权,决定节点发送延迟。剩余能量高且距离较远的节点成为簇头节点,降低了网络内的簇头数目,也保证了网络能量的均匀消耗,延长了网络的生存时间。模拟实验结果表明,EC-EAD 算法在延长网络生存期方面比EAD 具有一定的优越性。     

基于双簇头的WSNs非均匀分簇路由算法

无线传感器网络由大量密集部署的传感器节点组成，通过节点间的相互协作才能完成工作，因此传感器节点之间的协作非常重要。针对分簇结构无线传感器网络簇头间能耗不均衡导致的“热区”问题，提出一种基于双簇头的新型路由算法NCDH。通过将网络虚拟分区实现网络不均匀分簇，并依据节点的剩余能量、节点与基站的距离、节点度等因素，在簇内选取主、副双簇头节点负责数据处理和转发。在网络运行阶段，根据主簇头的运行状态确定是否启动副簇头，以保证网络能量均匀消耗。在数据传输阶段综合考虑节点与中转节点的距离以及中转节点的剩余能量，从而选出最佳中转节点。实验结果表明，与DEEC、MRDC、GURCP等算法相比，NCDH算法有效改善了网络的“热区”问题，延长了网络的生存时间。     

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。     

一种基于成簇优化的无线传感器网络非均匀分簇算法

针对大规模无线传感器网络中靠近基站的簇头需要转发大量数据而能量消耗较快的特点,提出了一种基于成簇优化的非均匀分簇算法。该算法通过对构建的传感器网络模型进行非均匀分层,然后各层独立展开簇的组建来实现非均匀分簇,在簇头选举阶段依据节点剩余能量及节点离层中间线距离的加权和来优化簇头选举方法。分簇完成后,簇头调整通信距离,构建簇头间动态的多跳路由。仿真实验结果表明,新算法生成的簇头数目稳定,拓扑结构合理,与LEACH算法和EEUC算法相比能较好均衡簇头的能耗,延长网络寿命。     

基于PSO的无线传感器网络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,同时也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LEACH协议的助理簇头分簇算法

基于LEACH协议,提出助理簇头分簇算法。该算法能在无线传感器网络中根据簇头节点所处的地理位置、剩余能量及簇内成员节点数目,动态决定是否需要在簇内产生助理簇头,并在需要产生助理簇头的簇内选择合适的节点,从而减少簇头通信能耗,同时解决某些簇头与基站的通信问题。仿真结果表明,该算法能有效降低网络能耗、延长网络生存时间。     

WSN中基于距离能量和主副簇头的成簇算法

对于大规模的传感器网络而言,生存时间是衡量网络性能的关键指标.为了更有效地延长传感器网络的生存时间,提出了一种新的基于距离能量指标和主副簇头策略的分簇算法.该算法利用Voronoi多边形实现基于节点分布的自适应成簇,以获得平衡的簇区域;提出新的距离能量级作为簇内簇头轮换的标准从而平衡簇能量分布,并引入主副簇头机制避免簇的"假死亡",增强网络鲁棒性,进一步延长网络的生存周期.理论分析和仿真实验表明,这种成簇机制能有效地延长网络的生存周期,获得更多的数据量.     

异构传感器网络的分布式能量有效成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间.研究了异构传感器网络中成簇算法在节省能量方面的性能,提出一种适应异构无线传感器网络的分布式能量有效的成簇方案.此方案基于节点剩余能量与网络节点的平均能量的比例来选举簇头节点.较高初始能量和剩余能量的节点比低能量节点拥有更多的机会成为簇头节点,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.模拟实验结果显示,与现有的重要成簇方案相比,新的成簇算法在异构网络下提供了更长的网络生存时间和更大的网络有效吞吐量.     

非均匀分布异构传感器网络动态多簇头成簇算法

延长网络寿命、提高监控质量是无线传感器网络成簇算法的重要设计目标,在对现有主要成簇算法进行研究的基础上,提出一种适应于节点非均匀分布环境下多级能量异构传感器网络的动态多簇头成簇算法.算法中,节点根据网络最优簇头数确定节点邻居感知半径.通过节点间的广播,每个节点获得感知半径内的邻居节点密度,节点根据邻居节点密度和节点当前能量确定节点成为主簇头的概率.根据主簇头的能耗,各簇独立判断是否选举辅助簇头以分摊主簇头的能耗.仿真结果表明,与现有主要成簇算法相比,新的成簇算法拥有更长的生存时间和更优的网络监测质量.     

无线传感器网络LEACH协议的改进

延长传感器网络的生存周期,降低传感器节点的能耗成为无线传感器网络（WSN）研究的重点。基于LEACH 协议中簇头生成算法提出了改进、调整节点竞选簇头的阀值函数,并在非簇头节点选择适合自己的最优簇头时综合考虑了候选簇头节点的剩余能量以及距基站的距离等因素,给出了新的成簇机制的适合因子的计算公式。仿真结果表明,新型簇首选择机制能够有效平衡节点的能耗分布,延长节点与网络的寿命。     

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。     

A new Bollinger Band based energy efficient routing for clustered wireless sensor network

Designing of scalable routing protocol with prolonged network lifetime for a wireless sensor network (WSN) is a challenging task. WSN consists of large number of power, communication and computational constrained inexpensive nodes. It is difficult to replace or recharge battery of a WSN node when operated in a hostile environment. Cluster based routing is one of the techniques to provide prolonged network lifetime along with scalability. This paper proposes a technique for cluster formation derived from “Grid based method”. We have also proposed a new decentralized cluster head (CH) election method based on Bollinger Bands. Bollinger Bands are based on Upper Bollinger Band and Lower Bollinger Band, both of these bands are extremely reactive to any change in the inputs provided to them. We have used this property of Bollinger Bands to elect CH. Simulation result shows significant improvement in the network lifetime in comparison with other decentralized and ant based algorithms.     

无线传感器网络的节能分布式分簇算法

针对无线传感器网络的异构特性,提出一种能量有效的分布式分簇算法EEDC。预先选择剩余能量较多的节点作为竞争簇头的候选簇头节点,以簇内通信代价作为候选节点竞争最终簇头的竞争参数,选择剩余能量高且通信代价低的节点作为最终的簇头节点。理论分析与仿真实验证明,EEDC能产生均匀分布的簇头集合,有效延长网络寿命。     

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。     

DMEERP: A dynamic multi-hop energy efficient routing protocol for WSN

Balancing the energy efficiency and path reliability is the biggest task in Wireless Sensor Networks (WSNs). The existing schemes fail to improve the network performance. In this research, a dynamic Multi-hop Energy Efficient Routing Protocol (DMEERP) is proposed to balance the path reliability ratio and energy consumption. It contains three sections. In first section, network model and basic assumptions were made for cluster creation and multi-hop route establishment. The Super Cluster Head (SCH) stores and maintains all records of CH and cluster members. The node activation and weight factor are estimated to obtain new cluster head if existing fails. In second section, path reliability ratio is estimated for routing the packets quickly without making more packet loss. In third section, energy model is implemented based on channel capacity model. The simulation analysis are made using network simulator (NS 2.33) in terms of packet delivery ratio, network lifetime, data flow, energy consumption, path reliability ratio, control overhead and delay etc.     

基于基站划分网格的无线传感器网络分簇算法

提出了一种新的无线传感器网络分簇和数据汇聚方法, 即CABSM算法. 在CABSM算法中, 基站通过在网络覆盖区域相互垂直的两个方向发射不同功率半径的信号, 将整个网络划分成近似正方形的单元格, 每个单元格为一个簇. 一级簇头由单元格内剩余能量最大的节点担任, 负责簇内数据收集和融合, 并通过簇间数据汇聚方法将处理数据发送给二级簇头. 最终由二级簇头将整个网络数据发送给基站. 仿真结果显示, 算法在网络生存时间上较低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)有更好的表现.     

MLBC: Multi-objective Load Balancing Clustering technique in Wireless Sensor Networks

In Wireless Sensor Networks (WSN) there are scenarios with conflicting objectives. This needs to be modeled as multi-objective optimization formulation. The optimization problem changes with the nature of application, network scenario and input/output parameters. Depending upon the underlying application requirements, there is a need of an appropriate Multi-Objective Optimization technique to manage these multiple conflicting objectives simultaneously and to yield an overall optimal solution. In this paper, a novel Multi-objective Load Balancing Clustering (MLBC) technique is proposed by utilizing Multi Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO). Two objective functions are defined: Energy Efficiency and Reliability. The energy efficiency is based on the average residual energy of Cluster Heads (CHs), whereas the reliability is based on the communication cost of inter-cluster routing. The nodes transmit their information to Cluster Head or Base Station in single-hop or multi-hop manner. A healing function is utilized to avoid loops in the generated path. The load balancing is performed by shuffling the roles of next hop node and Cluster Head in each iteration. The best compromise solution is selected through the fuzzy decision-based approach. The performance of the proposed and existing approaches has been evaluated in terms of energy efficiency, network lifetime, packet delivery ratio, data accuracy and number of active nodes. Apart from these parameters, coverage and scalability are also considered to evaluate the quality of solutions provided by multi-objective optimization approach.     

节能感知的无线传感网接入控制与路由优化策略

为降低能耗,延长输电线路监测网络传感器寿命,提出一种新的媒体接入控制与路由联合优化策略。构建无线传感网通信框架,并基于该框架给出一种自适应的簇内调度策略,旨在减少传感器节点的空闲监听,从而降低节点能耗。给出一种按需路由协议,在确保能量等级和信道质量的同时在簇间进行最佳路由选择,基于簇头剩余能量及其到基站的距离,利用非均匀簇技术平衡节点能量分布,延长网络寿命,并构建能耗和延迟模型进行性能评估。实验结果表明,该方案在节能的同时能够显著降低数据传输时延。     

低能耗无线传感器网络路由协议研究

针对LEACH协议生成非均匀的簇造成能量损耗的问题,提出一个基于节点剩余能量和地理位置,用于分层次均匀成簇和建立备用簇头以减少反复成簇频率的路由协议LEACH-EP。仿真实验证明,该协议在节点初始能量和网络规模相同的条件下,消耗的能量要远少于LEACH协议,节点生存时间更长,更适用于大规模无线传感器网络的低能耗路由协议。     

WSN中簇首角色自适应能量树链算法

以往的路由协议中,分簇,成树,成链算法的拓扑结构单一,簇首分布不合理,单链存在长链和交叉的问题,且簇首无法自适应地转换角色融入节点环境。由此,提出簇首角色自适应能量树链算法（ECRC）,将簇首从固定角色中解脱,能自适应地进行拓扑的二次构建。节点自适应形成能量树结构,而能量树根节点成单链将簇、树、链优势结合。仿真结果对比表明,该算法能有效地均衡节点间能耗、延长网络生命周期。