一种基于GAF的无线传感器网络分簇算法

分簇技术主要目标是延长整个传感器网络的生存时间.好的分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性.就"热区"内的负载平衡同题,以及频繁的簇头轮换和簇重组问题,对基于GAF算法的完全簇头选择算法进行改进,结合双簇头模型和单簇头模型的优点,提出了一种无线传感器网络簇头非均匀分布算法,有效地平衡"热区"内节点的能耗,延长了无线传感器网络的生命期.     

一种区域间能量均衡的无线传感器网络分簇算法.

在无线传感器网络的多跳网络模型中,越靠近基站的簇头,其转发任务越频繁,从而造成耗能更多.提出一种区域间能量均衡的无线传感器网络分簇算法EBCP,靠近基站的簇头数目增加,簇的范围减小.仿真表明其有效地解决了"热区"问题.同时引入在簇内选取多个候选簇头的机制来保证簇成员更换的频率的降低,有效地均衡与基站距离较近的簇头节点因过多转发任务带来的能量损失,从而延长了网络生命周期.     

WSN 中基于能量反馈的分簇路由算法EFCA

分簇技术在无线传感器网络中得到广泛的应用.提出了一种基于能量反馈的分簇路由算法(EFCA).该算法以簇为单位构造数据聚合树,解决了单跳传输外沿节点能耗过快和多跳传输时延过大的问题;同时在簇内选择簇头对,令主次节点分别负责簇间信息传递和簇内信息收集,进一步减小了数据传输延迟;提出的能量反馈机制很好的解决了网络"热区"问题.经仿真验证,可以有效的延长网络的生存时间.     

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。     

能量高效的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络能量有限的问题,提出了一种能量高效的非均匀分簇路由算法.算法中首先通过在"热区"内选举传送节点,有效的解决了"热区"内负载不均衡的问题;非"热区"内的节点根据节点的剩余能量选举簇头,簇头选举结束后其余节点加入到距其最近的簇头中;节点入簇后,基于相似数据的收集策略,寻找符合条件的相似节点,休眠其中部分冗余的节点;改进的算法中不再每轮结束后都重新选举簇头,减少了能量的浪费;最后在数据传输阶段,采用改进的簇内单跳,簇间多跳的通信方式传输数据.仿真结果表明,本算法有效的降低了能量的消耗,改善了传感器网络的性能,提高了网络的生存时间.     

基于时延的无线传感器网络分时分簇算法

文中提出一种新的基于时延的无线传感器网络分时分簇算法(TDCA);算法受簇内时分复用调度机制的启发,采用一种类似的分时机制产生簇头;该分时机制能让局部残余能量最大的节点在相同或不同的时隙内成为簇头,并使簇头分布均匀;簇头采用多跳路由的方式与基站进行通信,通过比较等效通信距离,选择最节约能量的下一跳路由.算法有效解决了无线传感器网络中存在的“热区”问题,均衡了节点能耗;以某200 m×200 m方形区域内布置400个节点的小型WSN为例进行仿真试验,结果表明,TDCA算法能够显著延长网络寿命(分别比LEACH和EEUC算法延长了344％和28％).     

基于量子PSO传感网络分簇算法仿真研究

研究无线传感器分簇节点优化问题,针对无线传感器网络分簇算法由于簇头的不均匀分布带来的能耗利用不均衡以及簇头的瓶颈,导致能量过早消耗,网络寿命周期缩短.为了延长无线传感网络生命周期,提高能量利用效率,提出了一种粒子群(PSO)算法优化的无线传感器网络分簇算法.采用量子粒子群算法分簇策略使簇间能量优化平衡,使整个网络分成若干个虚拟网格,每个虚拟网格形成一个簇,采用唯一簇头选举法产生簇头,且簇内成员可以根据局部的信息调整簇的大小.仿真结果表明,提出的分簇算法很好的使网络的能耗达到了均衡,节约了簇头节点的能量,从而延长网络的寿命,为优化网络通信提供了依据.     

基于非均匀分簇的WSN双簇头路由算法

针对无线传感器网络中多跳通信造成的“热区”问题,改进EEUC路由协议,提出基于非均匀分簇的WSN双簇头路由算法。将数据监测区域分为近区与远区,各区域的簇内可产生主副两个簇头,近区的副簇头负责转发数据,以分担主簇头的能耗;远区的副簇头负责采集数据和融合数据,以减少簇内节点通信代价。仿真结果表明,与LEACH和EEUC算法相比,所提算法网络生存期分别延长了22.9%和10.1%,平均能量消耗减少了29.3%和8.6%,有效地均衡了网络负载,延长了网络的生命周期。     

能量自适应的无线传感器网络分簇路由协议

为有效解决无线传感器网络中的"热区"问题,提出了一种能量自适应的非均匀分簇路由协议.协议采取非均匀的分簇结构,使靠近基站的簇范围减小到合理的范围,即在靠近基站的区域内,每个簇由较少的无线传感器节点构成,这些节点的主要工作是负责转发其它簇的信息,从而有效减少其能量消耗速率.同时,协议在通信路由的过程中还综合考虑了簇头与中转节点的距离以及中转节点的能量消耗率.实验结果表明,该协议有效解决了"热区"问题,并且延长了无线传感器网络的生命周期.     

基于分层的WSN非均匀分簇路由协议

为了缓解基于分簇的无线传感器网络中常出现＂热区＂问题。提出一种非均匀分簇的无线传感器网络多跳路由协议。基本思想是将网络划分为宽度不等的层来构建非均匀的簇。算法综合考虑多方面因素来构建更合适的簇和路由树来均衡负载。仿真结果表明该协议能够有效缓解＂热区＂问题,延长网络存活时间。     

An energy aware fuzzy approach to unequal clustering in wireless sensor networks

In order to gather information more efficiently in terms of energy consumption, wireless sensor networks (WSNs) are partitioned into clusters. In clustered WSNs, each sensor node sends its collected data to the head of the cluster that it belongs to. The cluster-heads are responsible for aggregating the collected data and forwarding it to the base station through other cluster-heads in the network. This leads to a situation known as the hot spots problem where cluster-heads that are closer to the base station tend to die earlier because of the heavy traffic they relay. In order to solve this problem, unequal clustering algorithms generate clusters of different sizes. In WSNs that are clustered with unequal clustering, the clusters close to the base station have smaller sizes than clusters far from the base station. In this paper, a fuzzy energy-aware unequal clustering algorithm (EAUCF), that addresses the hot spots problem, is introduced. EAUCF aims to decrease the intra-cluster work of the cluster-heads that are either close to the base station or have low remaining battery power. A fuzzy logic approach is adopted in order to handle uncertainties in cluster-head radius estimation. The proposed algorithm is compared with some popular clustering algorithms in the literature, namely Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy, Cluster-Head Election Mechanism using Fuzzy Logic and Energy-Efficient Unequal Clustering. The experiment results show that EAUCF performs better than the other algorithms in terms of first node dies, half of the nodes alive and energy-efficiency metrics in all scenarios. Therefore, EAUCF is a stable and energy-efficient clustering algorithm to be utilized in any WSN application.     

基于权值的非均匀分簇路由算法

节点能量有限是无线传感器网络通信协议设计中的一个重要瓶颈,因此,在无线传感器网络中,考虑网络节点能量的高效利用具有十分重要的理论和实际意义。因而,提出一种基于权值机制的非均匀分簇路由算法,该算法采用权值的局部竞选簇首策略,簇首根据距离信息构建大小不均的多个簇,簇成员节点以链式结构向簇首传送数据,最后簇首采用多跳的方式向基站传送数据。实验仿真结果表明,提出的新算法能有效地降低和均衡网络节点能耗,改善"热区"问题,显著地延长网络生命周期。     

大规模无线传感网基于CFSFDP和泊松混合模型的分簇路由算法

针对无线传感网随规模的扩大其节点能量利用率较低的问题,提出了一种适用于大规模无线传感网的基于CFSFDP和泊松混合模型的分簇路由算法(CRCPMM).其核心思想是:在基站利用改进的CFSFDP算法自动估计簇的数目K值并选取聚类中心,然后运用泊松混合模型将节点合理聚类,以保证聚类效果最优;簇间采用多跳传输方式,综合考虑簇首等效剩余能量、簇首之间的距离以及多跳路径与理想最优路径之间的角度.仿真结果表明:与低功耗自适应集簇(LEACH)协议、分布式能量有效非均匀成簇(DEBUC)协议相比,CRCPMM协议在大规模网络中具有明显的优势,能够有效均衡节点能耗,延长网络生命周期.     

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.     

无线传感器网络分簇路由中基于自适应的簇头轮换算法

分簇路由方案是无线传感器网络中低能耗路由设计的主要方法,簇头轮换机制是平衡分簇路由中节点能耗的有效手段.然而,如何优化簇头轮换间隔却鲜见文献研究.基于簇树工作周期的概念,提出了一个簇头轮换间隔的优化算法,实现了自适应簇头轮换机制.同时,为了减少簇头数量,该文提出了一个基于连通支配集CDS(Connected Dominating Set)的分簇算法.仿真中,与4种不同长度的定长间隔簇头轮换策略进行了对比试验,结果表明自适应簇头轮换策略具有最长的网络寿命和最大的网络能量利用率;与TopDisc和Guho等经典算法进行了对比,该文提出的算法构造的CDS具有最小规模和直径.     

Distributed clustering algorithms for data-gathering in wireless mobile sensor networks

One critical issue in wireless sensor networks is how to gather sensed information in an energy-efficient way since the energy is a scarce resource in a sensor node. Cluster-based architecture is an effective architecture for data-gathering in wireless sensor networks. However, in a mobile environment, the dynamic topology poses the challenge to design an energy-efficient data-gathering protocol. In this paper, we consider the cluster-based architecture and provide distributed clustering algorithms for mobile sensor nodes which minimize the energy dissipation for data-gathering in a wireless mobile sensor network. There are two steps in the clustering algorithm: cluster-head election step and cluster formation step. We first propose two distributed algorithms for cluster-head election. Then, by considering the impact of node mobility, we provide a mechanism to have a sensor node select a proper cluster-head to join for cluster formation. Our clustering algorithms will achieve the following three objectives: (1) there is at least one cluster-head elected, (2) the number of cluster-heads generated is uniform, and (3) all the generated clusters have the same cluster size. Last, we validate our algorithms through an extensive experimental analysis with Random Walk Mobility (RWM) model, Random Direction Mobility (RDM) model, and a Simple Mobility (SM) model as well as present our findings.     

Particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for WSNs

Wireless sensor networks with fixed sink node often suffer from hot spots problem since sensor nodes close to the sink usually have more traffic burden to forward during transmission process. Utilizing mobile sink has been shown as an effective technique to enhance the network performance such as energy efficiency, network lifetime, and latency, etc. In this paper, we propose a particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for wireless sensor network. In this algorithm, the virtual clustering technique is performed during routing process which makes use of the particle swarm optimization algorithm. The residual energy and position of the nodes are the primary parameters to select cluster head. The control strategy for mobile sink to collect data from cluster head is well designed. Extensive simulation results show that the energy consumption is much reduced, the network lifetime is prolonged, and the transmission delay is reduced in our proposed routing algorithm than some other popular routing algorithms.     

无线传感器/执行器网络中能量有效的实时分簇路由协议

无线传感器/执行器网络(WSANs)主要应用于自动控制领域,实时性问题是其面临的首要挑战.根据实际环境中的节点部署情况,建立了系统模型;研究了分簇策略与功率控制技术对于自组织网络实时性的影响,提出了一种可适用于WSANs的能量有效的实时分簇路由协议--RECRP协议.该协议采用二级成簇策略使网络中的各类节点稳定分簇.分簇后的各类节点具有不同发射功率,利用执行器节点的强大通信能力有效降低网络延时.采用能量有效性算法使网络中的传感器节点轮换担任簇首,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.实验结果证明,在WSANs中RECRP协议可使网络稳定分簇,并且在网络的实时性与能量有效性方面与现有典型路由协议相比具有更优越的性能.     

一种基于聚合度模型的WSNs双簇头分簇路由协议

在无线传感器网络（WSNs）中能量负载不均衡问题,影响了网络的生命周期。提出一种基于聚合度模型的WSNs双簇头分簇路由协议（DCHP）,DCHP协议将节点聚合度与剩余能量作为考虑因素引入阈值计算,从而使高剩余能量且聚合度高的节点优先选为第一簇头。在此基础上,根据簇内节点能量选出第二簇头,完成簇间多跳路由转发数据。仿真实验表明：DCHP协议能更好平衡网络能量负载问题,延长网络生命周期。