一种改进的WSN成簇算法

从保证无线传感器网络(WSN)感知覆盖性能角度出发,分析节点剩余能量、重叠感知覆盖率与簇头选择的关系,改进LEACH协议中簇头阈值选择前的信息采集过程,提出一种适用于高密度随机部署的WSN成簇算法。实验结果表明,该算法可有效保持网络感知覆盖率,从而延长网络寿命。     

一种面向移动监控型网络的分簇路由协议

传统的无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中节点是基本保持静止的,使网络中的节点具有移动性可以改善WSN功能;针对移动监控型无线传感器网络中拓扑结构改变频繁,传统的路由协议不能适用的问题,提出了一种基于分簇的移动性路由协议(mobile cluster routing protocol,MCR);该协议包含一个分布式分簇算法(distributed cluster algorithm,DCB),此算法充分考虑了节点移动性和剩余能量,通信复杂度比较低,分簇效率很高;同时,针对节点移动,协议中提出了一种注册机制,通过这种机制可以实现在移动过程中的信息交互;实验表明,MCR协议能够有效提高在移动环境下的网络性能。     

基于分簇的无线传感器网络路由协议的分析与优化

无线传感器网络（WSN）中的传感器节点由于受到成本、体积等因素的限制,处理能力、无线带宽,以及电池容量等资源都非常有限。由于WSN是一种资源受限网络,尤其是能量的受限,因此路由协议必须维持较小的路由信息并尽可能的减少能耗。基于分簇的层次路由协议是目前解决此类问题的主要方法。在对传感器网络路由协议作了充分了解的基础上深入研究了经典的簇类路由算法一LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）,并针对其不足对其进行改进与优化。     

基于节点密度与TDMA的无线传感器网络集簇协议

无线传感器网络（WSN）具有节点成本低、易于布置等优点,已广泛应用于国防军事、医疗健康、环境监测等领域。针对WSN中存在的节点能量有限,簇间干扰严重的问题,结合大多应用中WSN具有节点密度分布不均匀的特性,提出一种基于节点密度与时分多址（TDMA）的WSN自适应集簇分层（DT-LEACH）协议。DT-LEACH协议通过在簇首选举阶段考虑节点剩余能量,保证簇首的均匀分布,延长了网络生存周期;其次,DT-LEACH协议引入TDMA时隙分配阶段,根据节点密度选择节点进入休眠模式,有效地避免了簇间干扰,降低了数据冗余性,减少了网络能耗。仿真实现表明,DT-LEACH协议能有效避免簇间干扰,延长WSN网络生存周期。     

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。     

非均匀分布的无线传感器网络分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)现有分簇路由协议中选举的簇头节点在监测区域内分布不均的问题,提出一种基于局部区域传感器网络节点分布数量控制簇头节点选举概率的算法HNDCRA。该算法通过对传感器网络检测区域的网格划分,计算出网格局部区域的传感器节点分布,并以此为依据确定传感器节点当选簇头的概率,来保证选举后每个网格都有簇头节点,且节点数量多的区域节点当选簇头概率较大,使得簇头随节点分布密度“均匀”,达到能耗均衡的目的。性能分析和仿真实验表明,与经典的LEACH协议相比,HNDCRA能够更好地将簇头“均匀”分布到网络区域,均衡全网能耗分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。     

无线传感器网络节点分簇与非分簇性能比较

为研究分簇的无线传感器网络（WSN）能否在很大程度上节约传感器节点电池能源,延长网络生存周期,从分簇的网络组织本身、分簇WSN和非分簇WSN能量消耗的对比、不同分簇方式对网络能耗的影响进行研究,得出当满足一定条件时,分簇WSN比非分簇WSN性能更优的结论,并进一步得出WSN的最佳分簇规格应在5跳以内。     

无线传感器网络节点可靠性分析

本文通过对现阶段无线传感器网络可靠性因素进行分析,对原有LEACH协议进行改进,提出了种新的节能、拓扑可靠的簇算法ERCTNA（Energy—effcient and reliable cluster algorithm for topology）。ERCTNA算法通过簇头辅助节点的设置和优化信息传输模式可以平衡簇头的能量负载,增加网络的拓扑可靠性。这种模式改善了传统无线传感器网络中长距离通信带来的能量过度耗损问题,有效的延长了整个网络的生命周期,提高了无线传感器网络的可靠性。     

一种新型能耗优化的无线传感器网络成簇算法

能量消耗一直是限制WSN广泛应用的热门问题之一,能源容量的大小对各个传感器节点产生重要的影响.针对WSN中能耗过快,以及网络区域内能量消耗不均衡而导致的网络生命周期缩短的问题,同时为了提高WSN的能量利用率,提出了一种新型能耗优化的无线传感器网络非均匀成簇算法(UCNE).该算法首先根据节点的历史能耗来竞选簇头节点,将整个网络划分为不均匀的簇群从而平衡簇内节点通信与簇间节点通信的能耗.其次设立新的能量阈值作为网络重新分簇的标准,减少了频繁分簇造成的不必要的控制消息能耗.最后为了降低簇头节点的负担,竞选副簇头节点作为中继转发节点转发主簇头加工的数据并根据权值选择向前向簇头节点传递数据.通过对比相关协议,UCNE协议在平衡网络能耗,延长网络寿命方面表现更优.     

一种基于LEACH的改进无线传感器网络路由协议

为了在无线传感器网络(WSN)中降低能耗和提高网络生存期,针对LEACH协议中簇头选举不合理和随机分簇的不足,提出了一种LEACH的改进协议.该协议首先计算无线传感器网络的最佳分簇数量,然后与遗传算法相结合对网络进行分簇,再根据簇中节点的剩余能量等情况选出簇头节点.仿真结果表明,与经典的LEACH协议相比,改进后的协议减少了网络的能量消耗,延长了网络生命周期.     

一种无线传感器网络节点的故障检测算法

在无线传感器网络(WSN)中,容易因为故障节点存在冗余的故障属性、噪声数据以及数据可靠性等问题,从而产生传输错误数据,这将极大地消耗WSN节点中能量和带宽,向用户形成错误的决策。为此,提出了基于蚁群算法和BP神经网络模型的WSN节点故障检测方法。通过使用蚁群算法,使用户通过寻找优化路径来定位WSN节点的位置,通过这种随机搜索算法以及蚁群算法的搜索策略使用户对WSN故障节点的位置进行总体把握。然后又基于BP神经网络模型对获取的WSN故障节点信息进一步学习,在数据训练过程中,依据WSN故障节点预测误差,并进一步调整网络的权值和阈值,增加了故障诊断的精度。采用的算法对检测WSN故障节点具有较好的性能,使无线传感器网络的服务质量大大提高,增强了系统的稳定性,实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于等级的无线传感网自适应分簇算法

为解决现有无线传感器网络（WSN）分簇算法难以同时兼顾其异构性和移动性,从而引发网络寿命较短、网络数据吞吐量较低等问题,提出了基于节点等级的自适应分簇算法。该算法按轮运行,每轮分为自适应分簇、簇建立、数据传输三个阶段。为解决节点移动性引发的簇首数目和成簇规模不合理的问题,在自适应分簇阶段,根据子区域内节点数目变化对相应子区域进行细化或就近合并,以确保每个子区域内节点数目在合理范围内。在簇建立阶段,选举簇内等级最高的节点为簇首,解决异构性引发的部分节点能耗过快、网络寿命缩短的问题;节点等级除考虑节点剩余能量外,还结合WSN实际应用,由节点剩余能量、能量消耗速率、到基站的距离、到簇内其他节点的距离综合决定。基于OMNeT++和Matlab的仿真实验结果表明,在节点移动速度为0~0.6 m/s的能量异构WSN环境下,较移动低功耗自适应集簇分层（LEACH-Mobile）算法和分布式能量有效分簇（DEEC）算法,运用所提算法分簇的WSN寿命延长了30.9%以上,网络数据吞吐量是其他两种算法分簇的网络的1.15倍以上。     

感知受限的移动传感器节点扫描覆盖优化算法

移动无线传感器网络（WSN）的应用中,因为传感器节点的感知范围受限,其覆盖分析就是一个针对目标区域的扫描覆盖问题。提出了一种基于多目标优化的扫描覆盖算法。在目标区域中,采用双目标优化策略对单个移动传感器节点进行路径规划,一方面使节点的覆盖面最大化,另一方面使扫描覆盖的路径最短。仿真实验在含有障碍物和不含障碍物的情况下进行,与多节点的编队覆盖算法相比,所提算法在适度降低覆盖率的情况下,可大幅降低移动能耗。     

无线传感器网络能量均衡的多sink分簇路由算法

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限以及节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于能量均衡的多sink分簇路由算法（EBMCR）。该算法在簇头选择阶段,综合考虑了节点的剩余能量级和节点到sink的距离等因素选择簇头节点;在簇间通信过程,采用多跳传输的方式,综合考虑了路径能量消耗、路径最小剩余能量和节点到sink的跳数等因素,选择节点到多个sink的最优路径。仿真结果表明,该算法能够有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。     

基于博弈论能耗均衡的WSN非均匀分簇路由协议

在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点间能耗不均容易引发 “能量空洞”现象,影响整个网络的性能。针对这个问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的非均匀分簇路由(GBUC)算法。该算法在分簇阶段,采用非均匀分簇结构,簇的半径由簇头到汇聚节点的距离和剩余能量共同决定,通过调节簇头在簇内通信的能耗和转发数据的能耗来达到能耗的均衡;在簇间通信阶段,通过建立一个以节点剩余能量和链路可靠度为效益函数的博弈模型,利用其纳什均衡的解来寻找联合能耗均衡、链路可靠性的最优传输路径,从而提高网络性能。仿真结果表明:与能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法和非均匀分簇节能路由(UCEER)算法相比,GBUC算法在均衡节点能耗、延长网络生命周期等性能方面有显著的提高。     

基于可靠信标和节点度估计距离的无线传感器网络定位算法

针对经典的DV-Hop、Amorphous等免测距无线传感器网络（WSN）定位算法信标节点选择不可靠、距离模糊和距离估计不准确等问题导致定位精度低,难以适应传感器节点分布不均匀应用的情况,提出了基于可靠信标和节点度估计距离的无线传感器网络定位算法（RDLA）。首先,通过跳数阈值和定位三角可靠度计算来选择引入误差小的信标节点;然后,利用节点度感知的距离估计方法计算单跳距离以解决距离模糊问题,在累积最小跳数路径（SHP）距离并修正使估计的最小跳数路径距离更准确;最后用双曲线定位方法提高定位精度。Matlab R2012a仿真结果表明：在节点均匀分布的应用中,RDLA的平均定位误差（ALE）比DV-Hop算法及其改进算法小;在节点非均匀和具有覆盖洞的C型分布的应用中,与DV-Hop算法及其改进算法相比,RDLA的ALE显著降低,几乎控制在28%以下。     

传感器网络中加入助理簇头的分簇算法研究

在基于分簇算法的无线传感器网络中,簇头的能量消耗远高于簇内成员。考虑在相应簇内的成员节点中产生助理簇头,由其分担簇头的负担,对降低簇头能量消耗具有极大帮助。提出了一种助理簇头算法（ASCH）,算法根据簇头的自身条件动态地确定簇内是否需要产生助理簇头,同时选择合适的成员节点成为助理簇头。实验结果表明,提出的算法与LEACH算法相比,能耗更加均衡,有效地降低了网络能耗,延长了网络生命周期。     

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。     

基于最优簇数和改进引力搜索的WSN路由算法

为了提高无线传感器网络（WSN）的能量利用效率,提出一种基于最优簇数和改进引力搜索的WSN路由算法（ONCIGS）。首先,根据非均匀分簇的思想计算最优簇数,并采用改进的凝聚嵌套（AGNES）算法实现网络的合理分簇;其次,将反向学习机制和精英策略思想引入到引力搜索算法中,并基于种群密度对作用力进行自适应调整,以提高搜索精度,加快收敛;然后,将簇头剩余能量的标准差作为目标函数,搜索能量均衡的簇间数据转发路径。实验结果表明,相比低功耗自适应集簇分层型（LEACH）路由算法和分布式能量均衡非均匀成簇（DEBUC）路由算法,ONCIGS在100 m×100 m网络规模下将网络生命周期分别延长41.94%和5.77%,在200 m×200 m网络规模下分别延长76.60%和7.82%。ONCIGS能够有效地延长网络寿命,提高能量效率。     

基于环分块的能耗均衡分簇路由算法

针对无线传感器网络（WSN）中节点能耗不均衡和能量效率低而影响网络生命周期的问题，提出了基于环分块的能耗均衡分簇路由算法（EBCR-RP）。首先，计算网络能耗最低的单跳距离，并将其作为环间距；然后，优化每环的簇数目，并对每环进行均匀分块，且在每块中选取能量最高的节点担任簇头，以均衡网络能耗；最后，设计传输代价函数，搜索簇头和汇聚节点之间数据的最佳传输路径，以提高网络能量效率。仿真结果表明，EBCR-RP与模糊理论簇形成协议（FLCFP）和改进的非均匀分簇路由（IUCR）算法相比，网络的生命周期分别延长了51.4%和8.6%。EBCR-RP能够有效地延长网络生命周期，均衡网络能耗，提高能量效率。