一种改进的无线传感器网络分簇路由算法

在无线传感器网络中,分簇路由具有管理方便、高效节能、易于实现等特点,成为当前重点研究的路由算法。现有的典型分簇路由算法存在着簇首节点能耗分布不均,簇首节点与基站未采用最短路径,数据可能“绕道”传递等缺陷,使得在网络规模较大时网络能耗及生命周期等性能表现不佳。针对这些问题,结合LEACH和SHORT的思想提出了一种改进的多层分簇路由算法（LEACH-S）,它建立了簇首到簇首路由,并保证相邻簇首之间距离最短。NS2仿真结果表明,在网络规模较大,密度较低时,LEACH-S较LEACH-C将网络生命周期延长了约15%。     

随机多Sink模式下的异构网络组织策略

针对无线传感网中分簇及路由过程中节点能量利用率较低、网络能耗不均衡以及网络的生命周期较短等问题,面向多Sink模式下的具有随机异构性能的传感器网络,为解决该问题,提出了一种基于随机多Sink模式下的异构网络组织策略NAHN(Networking Algorithm for Random Muti-Sink Heterogeneous Networks)。异构节点以自身能量、可达节点集、平均邻居节点距离以及距离信号集为簇首选举标准,提出了基于多Sink模式下的权值匹配策略,优化簇首能耗;以簇首单次中转损耗的能量为门限,综合考虑自身能量以及多Sink模式下距离信号集的影响,搭建出一条最优的通信链路,在保证链路质量的同时优化路由过程中的簇首节点的能量损耗。在与其他3种多Sink异构网络改进的路由算法的性能比较实验中,NAHR算法在提高节点能量利用率、延缓节点死亡、延长且稳定网络寿命等方面,优势均较为明显。     

LEACH协议的簇头多跳（LEACH-M）改进算法

节能高效的实现路由转发是路由设计的一个关键点。总结了目前已有的无线传感器网络的传输路由模式,发现早先提出的LEACH协议虽是无线传感网中的低功耗自适应分层路由算法,但会造成簇头节点负载过重。成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术。提出的是基于LEACH算法的多跳路由改进算法,并在考虑簇头最优个数的选择下,通过采用簇头之间的多跳算法达到减少能量消耗、延长传感网的寿命的目的。实验表明此方法有效。     

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。     

能量异构无线传感器网络分簇路由改进算法

路由算法作为无线传感器网络的核心技术,对延长网络生命周期,提高网络效率起到了至关重要的作用.针对分布式能量有效成簇算法未考虑节点位置和对节点保护、利用不充分的问题,提出了一种改进的能量异构分簇路由算法.该算法引入边缘度的概念,使距离基站近的节点优先担任簇头,减少了网络能量消耗;设立了双能量阈值,提高节点能量利用,延长节点生命周期;综合考虑节点、簇头、基站三者的位置分布,提出了更合理的入簇机制.仿真结果显示,在小面积检测(10 m× 10 m到100 m×100 m)与大面积检测(100 m×100 m到500 m×500 m)环境下改进算法与原算法相比,网络生命周期分别提高了18.7%到36.2%,24.4%到66.5%.     

簇首选择改进的LEACH无线传感器路由协议

针对LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议能耗大、网络生命周期短等不足,提出一种簇首选择改进的LEACH无线传感器路由协议(M-LEACH)。首先在综合考虑节点剩余能量、网络平均剩余能量、上一轮节点消耗的能量基础上,引入加权因子选择簇首。然后根据接收信息、簇首以及传输ADV的能耗确定簇首的数量,使簇首在网络中分布均匀。最后采用仿真实验进行性能测试。结果表明,相对于LEACH协议以及其他改进的LEACH协议,M-LEACH降低了传感器网络的能耗,使整个网络能量更加均衡,延长了无线传感器网络的生命周期。     

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.     

能量负载均衡的无线传感网分组成簇协议

针对无线传感网（WSN）中分簇路由协议在簇首分布及节点能耗不均问题,提出了一种节点能量负载均衡的分组成簇算法。根据节点能量分组,并随着节点能量的减少动态调整分组个数,组内根据能量重心进行簇首选举,利用簇首轮转和簇间多跳路由进一步均衡节点能耗。仿真结果表明,该算法有效实现了负载均衡,并显著延长了网络的稳定期。     

一种新的基于LEACH的WSN分簇协议

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%。但是,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成＂热区＂的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法（CEUC）。改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量。仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了无线传感器网络的节点能耗,延长了网络的存活时间。     

基于簇首移动的无线传感器网络路由算法

以往的无线传感器网络分簇算法中,簇首位置固定无法移动,缺乏针对网络实时变化的灵活性,在均衡网络节点能量消耗的问题上存在着缺陷。鉴于此,提出一种簇首移动的无线传感器网络路由算法（MCHCA）。MCHCA算法将簇首设置为移动节点,通过网络区域大小及节点传输半径确定合理的移动簇首数目;根据簇内成员的位置坐标和剩余能量的信息,确定簇首每轮所需移动到的最佳位置;移动簇首收集簇内成员的数据并将其融合,传递给Sink节点。仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络节点负载的能耗,提高了网络的生命周期。     

蚁群算法在LEACH路由协议中的应用

减少网络能量损失,增加网络的生成时间是无线传感网络的重要研究内容。LEACH是针对无线传感网络设计的低功耗自适应的路由算法。但是传统LEACH路由算法存在簇首开销过大、簇规模分布不均匀等问题。针对LEACH算法存在的缺点,从成簇方式和簇头路由拓扑提出改进方案,成簇半径随着距离Sink节点的增加而减小,簇首间采用蚁群算法进行路由优化。实验从网络节点存活的节点数目和节点的平均耗能两个指标对仿真结果进行评价,仿真结果显示改进算法网络的生存时间比传统结果提高了15％,节点平均能耗降低20％。改进算法可有效减少网络的总能量消耗,均衡网络的负载。     

异构WSN中基于改进哈里斯鹰的分簇算法

针对无线传感器网络中传统的低功耗自适应集簇分层型协议存在的节点能耗过高、网络生存周期短以及负载不均衡等问题, 本文提出了一种异构传感网络下的多目标簇头选举和基于模拟退火的哈里斯鹰路由优化算法(LEACH-MHO). 这种改进算法首先在计算节点最优阈值的基础上, 构建新的考量能耗和负载的适应度函数, 找到最优簇首节点, 保证簇首节点的均匀分布; 再建立基于哈里斯鹰优化器的路径选择策略, 同时嵌入模拟退火算法, 防止过早陷入局部最优; 最后使用评估函数筛选出可加入到最佳路径的簇头, 缩短簇头节点到基站的通信距离. 仿真实验数据表明, 与CREEP、LEACH-C、LEACH算法相比, 本文算法的网络生存寿命分别延长了22.18%、77.83%和180.52%, 能更有效地延长网络生存寿命.     

基于能耗区域感知的无线传感器网络路由算法

如何提升无线传感器网络使用寿命,已经成为网络工业化的热点问题.信息回传(即信息的无效传播)是造成能量浪费的重要源头,严重遏制了网络寿命的延拓.针对回传造成的能量损耗以及经典LEACH协议中能量消耗不均衡问题,提出一种新型的基于能耗区域感知的无线传感器网络路由算法FA-LEACH.该算法排除死亡节点的影响,依据节点剩余能量信息建立簇头节点候选集;基于簇头节点的位置和方向信息,引入前置感知区域概念,建立评价节点重要性的指标,甄选附属于簇头节点的中继节点(即附属簇头节点);通过有选择性的附属簇头节点的信息传递,能够有效解决信息回传问题.仿真结果表明,所提算法在网络生存周期和能量均衡利用方面均优于LEACH、LEACH-C以及EEUC算法,该项路由协议可以有效提升网络的实用性.     

无线传感网高斯分簇路由算法的研究及实现

针对无线传感器网络路由成簇过程中的两个关键因素:距离和剩余能量,提出一种高斯分簇路由算法(GCRA).该算法根据簇头节点之间的最优距离确定均值,根据目标节点组成的概率带的宽度确定标准差,并且结合节点的剩余能量与概率带中目标节点的平均能量确立概率阈值函数.簇头选取过程中目标节点以与已知簇头的距离作为参数生成概率阈值,在簇...     

基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议

针对大规模无线传感器网络(WSN)中由于簇首节点分布不合理而导致节点消耗能量过快的问题,设计了一种基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议(HRPNC)。HRPNC结合低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)中的分簇思想,并在分层的基础上对能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议(DEBUC)中竞争半径的算法进行改进,即通过分层机制及竞争机制选取簇首,使簇首节点分布更加合理,有效均衡节点的能量消耗。在Matlab上进行的仿真实验中,HRPNC在生存周期上较LEACH协议与DEBUC协议分别提高了约500轮、300轮;HRPNC的节点平均剩余能量高于LEACH协议与DEBUC协议,节点能量的消耗在生存周期间基本保持较低且平稳的能量消耗;HRPNC较LEACH协议与DEBUC协议在数据包传输总量上分别提高了约300%、130%;在不同仿真环境下,HRPNC的丢包率均比LEACH协议和DEBUC协议低。实验结果表明,HRPNC不仅能有效延长网络的生存周期,提高数据的传输数量与网络的稳定性,并且能有效降低数据传输的丢包率。     

利用改进的SUSAN算法优化无线传感网络簇头节点

在LEACH—C算法的基础上,提出了对传统无线传感器网络路由算法的改进,在过去的无线传感网络的路由算法中采用模拟退火算法,来实现选取簇头,改进后的算法应用图像角点检测算子-SUSAN算子,使其在簇头的选取上,定位更准速度更快。改进后的无线传感器网络路由算法能更好地节能,有效地延长了整个无线传感器网络的寿命。     

基于位置和剩余能量的局部集中式LEACH算法研究*

传统的LEACH协议采用分布式算法,未考虑节点能量,改进的LEACH-C采用集中式的选簇算法,对于大规模的网络不适合。针对这些问题,提出一种基于位置和剩余能量的局部集中式分簇算法LEACH-LC。由簇头对簇成员的能量、位置进行评估,采用模拟退火算法确定局部较优的分簇。OMNet++仿真结果表明,改进算法在网络生存期和节点能耗上优于LEACH算法。     

一种基于非均匀分布双簇头的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络分簇路由协议中因簇间路由产生的节点间剩余能量不平衡问题,提出一种非均匀分布双簇头的分簇方法。此方法基于LEACH算法产生主簇头,然后根据簇头所属区域离基站远近及其剩余能量确定各簇内数据转发簇头的产生概率,再按此概率产生非均匀分布的数据转发簇头,以减轻信息转发负担。仿真表明新算法和LEACH等算法相比能更有效地平衡网络中的能量消耗,延长整个网络的生存周期。     

基于能量优化的无线传感器网络分簇路由算法研究

无线传感器网络的路由协议设计要同时关注单个节点的能耗及整个网络能量的均衡消耗.分簇算法能有效解决节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题.在分析了传统分簇路由LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)协议中选择簇头算法不足和当前一些典型基于LEACH思想的路由改进算法...