能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议?

提出了一种能量高效均衡、非均匀分簇和簇间多跳路由有机结合的无线传感器网络分布式分簇路由协议DEBUC(distributed energy-balanced unequal clustering routing protocol).该协议采用基于时间的簇头竞争算法,广播时间取决于候选簇头的剩余能量和其邻居节点的剩余能量.同时,通过控制不同位置候选簇头的竞争范围,使得距离基站较近的簇的几何尺寸较小.这样,网络中不同位置节点之间的簇内和簇间通信能耗得以互相补偿.DEBUC 采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、簇内通信代价和簇间通信代价,每个簇头在邻居簇头集合中运用贪婪算法选择其中继节点.仿真实验结果表明,DEBUC能够有效地节约单个节点能量、均衡网络能耗、延长网络生存周期.     

无线传感器网络的分布式竞争路由算法

在WSNs体系结构中,路由算法是网络层的关键,分簇技术在路由算法中可提高WSNs的扩展性;提出一种竞争簇头,非均匀分簇和多跳路由相结合的WSNs分布式竞争路由算法(DSA);它的核心是构建一个高效的非均匀分簇算法,通过竞争的方式候选簇头,靠近基站的簇头为簇间的数据转发预留能量,根据节点的剩余能量、簇内和簇间通信代价,每个簇头在邻居簇头集中用贪心法确定中继节点;仿真表明,DSA算法能有效平衡了簇头的能耗、均衡了网络能耗、显著延长网络生存周期.     

一种能量优化WSNs非均匀分簇路由协议

为解决无线传感器网络多跳路由协议的“热区”问题,基于对EEUC协议的分析,提出了一种能量优化的WSNs非均匀分簇路由协议EOUCR（Energy Optimized Uneven Clustering Routing protocol）。该协议在簇形成阶段以候选簇头的剩余能量、其邻居节点的平均剩余能量和该候选簇头与SINK节点的距离作为竞选簇头的参数,且簇头竞争半径的选取考虑了成簇能耗,在此基础上形成了不同几何尺寸的簇,可减少“热区”内簇的簇头轮换次数,均衡网络负载。EOUCR在簇间多跳路由通信中引入了唯一与SINK节点通信的根节点,其他簇头则通过中继节点或直接与根节点通信,克服了EEUC能耗大且不均衡的不足,从而有效地解决临近SINK节点的“热区”问题。仿真实验结果表明,EOUCR能够更有效地节约节点能量、均衡网络能耗、延长网络生存周期。     

负载均衡的水声传感器网络多跳非均匀分簇路由协议

针对现有水声传感器网络分簇路由协议在簇头选举阶段和数据传输阶段中的不足,设计一种负载均衡的多跳非均匀分簇路由协议(load-balanced multi-hop unequal clustering routing protocol,LBMUC)。该协议基于节点的剩余能量及相对距离,计算节点竞争半径和节点综合属性值,改进优化簇头选举,使得簇头节点分布更加合理,并得以随着剩余能量的变化自适应的调整簇的规模,有效均衡节点的能量消耗;在建立簇间多跳路由阶段,综合考虑节点剩余能量、位置及相邻簇的规模对路由选择的影响,引入中继节点代价函数选择最优中继节点,均衡节点能耗,延长网络生命周期,降低网络丢包率,提高网络性能。仿真实验结果表明,LBMUC协议均衡了节点能耗,有效延长了网络生命周期,降低了数据丢包率。     

基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSNs)中多跳通信造成的“热区”等问题,提出一种基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由(WCF-UC)算法.该算法采用权值的局部竞选簇首策略,簇首根据距离信息等构建大小不均的多个簇,通过考虑节点剩余能量、节点稀疏程度等因素来保证簇首的最优选择,簇内使用链式结构代替点对点通信,有效均衡簇内通信能耗.采用簇间多跳路由算法,使用一个代价函数,兼顾簇首剩余能量、簇内成员节点数量和位置信息,确定最优能量路径,完成簇间信息传输,平衡簇间通信能耗.仿真结果表明:与LEACH,HEED,EEUC等算法相比,该算法能够有效地均衡节点能耗,延长网络生命周期.     

基于节点度和距离的WSN分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)中节点的负载均衡问题,提出一种基于节点度和距离的WSN非均匀分簇路由算法。该算法在首轮成簇时采用了定时机制的簇头竞争方案,定时的长短取决于节点本身的节点度和距离基站的距离,且节点根据不同的竞争半径形成不同的簇。在首轮成簇结束后,簇的结构不再发生变化,而簇头的轮换则根据簇内节点的剩余能量和距离本簇质心的通信代价在簇内进行动态轮换。采用簇间多跳路由,根据节点的剩余能量、距离基站的距离、节点间通信代价和节点的转发热度来选择中继节点。仿真结果表明,该算法的网络生命周期与LEACH协议相比延长了2倍以上,与EEUC协议相比延长了13.97%,且均衡了网络的能量消耗。     

能量均衡的无线传感器网络多跳非均匀分簇算法

针对分簇协议中存在的簇头选择不合理会造成能耗过大以及网络整体能耗不均衡的问题,提出了一种能量均衡的多跳非均匀分簇算法(EBMUC)。协议首先选择剩余能量大于邻节点平均剩余能量的节点为候选簇头,候选簇头交换消息计算并比较适应值选出最终簇头;簇结构采用非均匀分布形式,节点入簇时计算代价值函数,在引入的代价值函数加入簇头剩余能量因素,防止簇头成员数目过多致使负载过大;数据的传输采用单跳和多跳结合的方法,簇间距离大于设定值时引入中继节点协助簇头间的数据传输,节约了簇头能量。仿真结果表明,EBMUC协议可有效节约簇头能量,均衡了整个网络的能耗,使网络生存周期得到了延长。     

基于位置信息的双簇头路由算法

针对无线传感器网络(WSN)的高能效路由选择问题,在混合式能量均衡分簇(HEED)算法基础上提出一种基于位置信息的低能耗双簇头多跳路由算法(HEED-EELD)。假设网络中所有节点都具有位置感知能力,网络根据最佳单跳距离划分层级,节点根据自身位置确定所在层级。簇内选举产生双簇头,分担单一簇头的工作,均衡簇头能耗。在簇间多跳路由中,簇头根据位置、距离和剩余能量的代价函数选择最优路由。Matlab仿真结果表明,与低功耗自适应分簇(LEACH)算法、HEED算法相比,提出的HEED-EELD在网络寿命、能量效率、能耗均衡等性能方面具有明显的性能增益。     

半集中式能耗均衡多跳分簇协议

提出半集中式能耗均衡多跳分簇协议SCPEBMT,协议将基于节点剩余能量选举簇头的算法应用到网络中,同时在簇头之间采用最短多跳路由算法.基站广播簇头信息和最短多跳路由.在建立多跳路由路径以及建立簇的过程中,充分考虑源节点与目标节点的能耗均衡,并提出能量距离的概念.实验结果显示,和Leach协议,EBCA协议,LEACH EE协议相比,SCPEBMT提高了网络能耗均衡性能,延长了网络生命时间.     

非均匀分簇路由协议改进算法

针对无线传感器网络中存在的“热区”问题,改进了非均匀分簇(EEUC)路由协议的簇头选择策略和簇间多跳路由算法,即在簇头竞争阶段分别对阈值的设定、非均匀分簇竞争半径的计算提出了相应的改进措施。在簇间多跳路由选择阶段,在网络能量代价开销公式中加入了两个因子:候选中继节点已当选转发节点的次数以及簇内成员个数。对改进的协议进行了仿真验证,结果表明:与原EEUC协议及LEACH协议相比,改进的EEUC协议具有更高的网络执行效率,更好地解决了热区问题,均衡了网络能耗,延长了网络的生命周期。     

一种适用于煤矿井下无线传感网的能量均衡路由协议

矿井无线传感网的拓扑呈长距离带状,节点间能耗不均问题十分严重。非均匀分簇策略能从全局均衡节点能量负载,在矿井中具有良好的适用性。针对矿井传感网的带状特性提出了一个簇规模自适应调节的能量均衡分簇路由协议。协议根据节点离汇聚点的距离、剩余能量及分布密度来构造规模不等的簇。簇首的竞选以节点相对于周围候选者的能量水平为依据,避免了低能量节点被当选为簇首。簇间多跳路由算法依簇首近似线型的分布特点设计,不但考虑链路能耗最优,亦注重转发节点间的能量均衡。模拟实验结果表明,该路由协议显著平衡了网中节点能耗,延长了网络生存时间。     

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.     

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。     

一种能量高效的非均匀分簇算法

针对无线传感器网络中的能量消耗不均衡问题,提出一种能量高效的非均匀分簇算法--EUCA。算法采取基于节点剩余能量的簇首选举策略,簇首采用非均匀分簇的思想来构建大小不等的簇,在构建簇间路由树时,综合考虑了邻近簇首的剩余能量、簇成员数目、相对自身的距离和相对基站的距离,以此来均衡簇首能量损耗。仿真结果表明,该算法有效均衡了网络能量损耗,延长了网络的生存周期。     

基于混合蛙跳算法的非均匀分簇WSNs路由协议

为使无线传感器网络(wireless sensor networks, WSNs)节点能量消耗相对均衡, 提出了一种能量均衡的可移动sink汇聚节点非均匀分簇路由协议(sink mobility based and energy balancing unequal clustering protocol, SEBUCP)。协议采用改进的混合蛙跳算法, 将剩余能量大、通信能力强的节点选为簇头并划分不同大小的簇, 在簇头之间引入竞争机制, 使分簇拓扑更加合理; 为减少簇头更换频率, 簇内采用簇头连续担任机制, 通过对比节点权值确定簇头交换时机, 并运用贪婪算法, 在簇头和sink之间选择最优中继节点; 为进一步减少节点能量消耗, 采用sink汇聚节点可移动方式, 避免了热点问题的出现。仿真结果表明, SEBUCP在网络生存周期、能量均衡等方面具有较好的性能。     

基于学习自动机的无线传感网能量均衡分簇算法

优化簇首选择、均衡节点能量负载以延长网络存活时间,一直是无线传感器网络分簇协议研究的重点。针对无线传感器网络节点随机分布的情况,在基于学习自动机(Learning Automata, LA)的ICLA算法基础上,提出一种兼顾节点密度的能耗均衡分簇算法。在簇头选举方面,综合考虑节点剩余能量和节点密度,利用学习自动机与周围环境进行信息交互和动作奖惩,选择出相对较优的簇头;根据簇首与基站距离和其节点密度构造大小非均匀的簇,实现不同位置不同网络疏密程度下簇内和簇间能耗互补均衡;构造了基于簇首剩余能量、簇内节点密度和传输距离的评价函数,并运用贪婪算法选择出最优中转簇首进行多跳传输。仿真实验结果表明,该算法能选择出更为合理的簇头,有效地均衡网络能量负载,延长网络生存时间。     

基于粒子群优化的WSN非均匀分簇路由算法

分簇算法对大规模无线传感器网络(WSN)远程监控系统具有较好的节能性,簇首间通过多跳通信的方式将数据传送至基站,靠近基站的簇首由于需要转发大量其他簇首的数据而负载过重,可能因过早耗尽能量而失效,这将导致整个网络分割。针对现有无线传感器网络分簇算法存在的能耗不均衡问题,提出一种基于粒子群优化的非均匀分簇算法(PSO-UCA)。它采用PSO算法将所有节点划分为多个规模大小非均匀的簇,靠近基站的簇的规模小于远离基站的簇,因此靠近基站的簇首可为簇间的数据转发预留能量。仿真结果表明,与LEACH算法相比较,该分簇算法可使网络的生存时间延长30%。     

An energy-driven unequal clustering protocol for heterogeneous wireless sensor networks

Due to the limitation of energy resources, energy efficiency is a key issue in wireless sensor networks (WSNs). Clustering is proved to be an important way to realize hierarchical topology control, which can improve the scalability and prolong the lifetime of wireless sensor networks. In this paper, an energy-driven unequal clustering protocol (EDUC) for heterogeneous wireless sensor networks is proposed. EDUC includes an unequal clustering algorithm and an energy-driven adaptive cluster head rotation method. The unequal size of clusters can balance the energy consumption among clusters, and the energy-driven cluster head rotation method can achieve the balance of energy consumption among nodes within a cluster, which reduces the waste of energy. Simulation experiments show that EDUC balances the energy consumption well among the cluster heads and prolongs the network lifetime.     

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。