无线传感器网络LEACH路由协议研究与改进

针对LEACH算法随机选取簇头,未考虑节点剩余能量及单跳与sink节点通信造成能量损耗过快的问题。引入以剩余能量及邻居节点数作为权重因子的时间等候簇头竞争模式选取簇头,并提出LEACH与蚁群算法相结合建立簇间路由机制,采用局部信息素更新,综合簇头节点的剩余能量及节点距离,为簇首与sink节点通信建立多跳路由,达到降低簇头节点能耗过快的目的。仿真实验结果表明,改进算法在降低能耗、延长网络生命周期等方面较LEACH算法有较大提高。     

基于LEACH协议的能耗均衡路由算法

分析经典的无线传感器网络LEACH协议,针对如何延长其网络生命周期的问题,提出一种改进的LEACH算法.当簇头剩余能量的最小值小于某个阈值时,进行全网簇头选举,设计基于节点相对密度的成簇算法,即采用合理阈值选取簇头.反之进行簇内选举,依据剩余能量、距簇内质心的距离、节点覆盖度等约束条件来选择新的簇内簇头.实验结果表明,改进的LEACH算法能有效降低和均衡各个节点的能耗,推迟第1个死亡节点出现的时间,延长网络的生命周期.     

基于GASA的能耗均衡WSN路由协议

无线传感器网络的节点能量有限,需要高效节能的路由协议来降低网络能耗.提出一种基于模拟退火遗传混合优化算法的负载均衡的无线传感路由协议,采用结合遗传算法和模拟退火算法优势的混合优化算法来构造全局最优通讯链路,采用改进的能耗模型,在通讯过程中加入最大预期剩余能量节点信息,选择预期剩余能量最大节点为簇头.仿真结果显示,相比较PEGASIS协议,第一个节点死亡时网络生存周期提高266%～500%,20%和50%节点死亡时提高6%～20%,不同比例节点死亡时剩余节点剩余能量方差仅为PEGASIS的0.01%～1.34%,协议有效实现各节点能量消耗均衡,延长网络生存周期.     

基于节点位置与剩余能量的LEACH协议优化

LEACH协议在簇头选举产生、能耗控制还存在许多问题,为此,对其产生方式提出改进.在原LEACH协议中加入网络中节点的具体位置信息和网络节点当前的剩余能量信息,在簇头选定阶段引入了备选簇头节点间距和模拟退火算法.在NS2上的仿真结果表明:改进的LEACH协议使簇头节点的选择更为合理,整个网络的寿命延长了50％,网络基站的接收数据量提高了175％.     

无线传感器网络的LEACH算法改进与仿真研究

在无线传感器路由算法的研究中,由于无线传感器能量受限,针对LEACH路由算法中簇头选择不合理以及节点能耗不均衡等不足,为了提高能量的有效性,提出了一种改进的LEACH路由算法(E_LEACH).首先在簇首选择的过程中,充分考虑节点的能量状态,尽可能使剩余能量高的节点当选为簇首;然后在数据传输阶段采用单跳和多跳混合通信方式均衡簇头与基站能量消耗,提高网络能量的利用率,延长网络生存时间.采用OPNET对E_LEACH及LEACH算法进行了仿真实验,结果表明,对比LEACH算法,E_LEACH算法更能均衡节点的能耗,有效地延长了整个网络的生存周期.     

基于能耗均衡的LEACH改进方法

针对传统低功耗自适应集簇分层型拓扑控制算法(LEACH)存在以随机数选取簇头以及在选簇头时未考虑节点剩余能量而易导致低能量节点过早死亡的问题,提出一种改进方法。优化整个网络的能耗推导确定网络的最优簇头数,并通过均衡化思想设定簇头选择阈值。仿真结果表明。该算法与LEACH算法相比,网络能耗更加均衡,有效延长了网络生存期。     

一种通过剩余能量过滤进行簇头选举的低能耗无线路由算法

基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络的自组织路由算法。该算法在原LEACH协议的簇头产生环节做了较大改进,在簇头产生过程中,将当前节点剩余能量与全无线传感器网络节点平均剩余能量进行比较,防止剩余能量小于全网平均剩余能量的节点当选簇头,进一步优化了全网络节点能量消耗的均衡性,有效推迟了节点的死亡时间。通过在簇头选举阶段使用有目的性的筛选取代LEACH的随机选取,实现降低无线传感器网络能耗、延长网络生命周期的目的。通过MATLAB仿真软件进行试验测试,结果表明,改进的算法可以提高无线网络的生命周期,均衡无线网络能量消耗,增加网络吞吐量,有效延迟无线网络节点的死亡时间。     

无线传感器网络路由协议LEACH的研究与改进

经典的分簇路由协议LEACH在无线传感器网络中有着非常广泛的应用,但LEACH协议在成簇时没有考虑簇头节点的能量和位置,所以网络能耗较大。针对LEACH协议能耗较大的问题,为延长网络生存期,在LEACH协议的簇头选择公式中加入节点剩余能量和距离的参数,提出改进的LEACH协议。在网络模拟软件NS2平台下,对改进的LEACH协议与原LEACH协议进行仿真比较分析,结果表明改进后的协议中各个节点能耗均衡,避免个别节点过早衰亡,可以延长网络生存期。     

一种改进的LEACH模型及其仿真分析

为了最大限度地延长无线传感器网络生命周期,对无线传感器网络传统路由算法低功耗自适应聚类LEACH进行改进,改进后的算法命名为LEACH-EC.在广播阶段选取簇头节点时引入高概率选取机制,根据节点的剩余能量和节点的集中度选取簇头节点,选取的簇头节点兼顾了节点剩余能量和节点分布状况.实验结果表明,LEACH-EC算法选取的簇头节点性能较优,能有效地减少簇内节点传输能量消耗.因此,LEACH-EC算法能够均衡无线传感器网络能耗负载,延长无线传感器网络生命周期     

一种分布式能量有效的无线传感器网络分簇路由协议

提出了一种分布式能量有效的无线传感器网络分簇路由协议DEEC(Distributed Energy-efficient Clustering Algorithm)。该协议采用基于时间的簇首选择算法,广播时间取决于自身剩余能量和其邻居节点的剩余能量。在数据传输阶段,采用簇内单跳与簇间多跳相结合的方式,引入权值函数优化簇首中继节点的选择。仿真实验结果表明,与LEACH,PEGASIS协议相比,DEEC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。     

基于能量和距离加权的WSNs簇头选择算法

针对LEACH分簇路由协议存在的簇头数目和分布位置不合理等问题导致能耗不均衡、网络周期不理想,提出了一种基于能量和距离加权的簇头选择优化算法。通过加入节点到基站的距离和节点剩余能量作为簇头选取的参考因素,依据改进后的阈值公式使得选取的簇头数达到预设最优值,并通过簇头的二次选择,最终确定最佳的簇头。仿真结果表明:相比于LEACH协议,该算法可以有效地延长网络生命周期,使网络能耗更加均衡。     

一种新的无线传感器网络高能效协作路由算法

为解决无线传感器网络在数据采集过程中的能量节省与能耗均衡问题,结合LEACH的分簇思想和PEGASIS的链路传输特点,利用协作MIMO技术,提出了一种新的高能效协作路由算法HECRA。该算法利用内网数据融合与协作MIMO技术减少了簇内链路短传输与簇间长输的能量消耗,通过构建代价函数选择最合适的路由路径以实现能耗均衡。理论分析了系统进行数据采集时各节点能耗以及系统总能耗,实验仿真结果表明,相对于LEACH与PAGASIS,提出的HECRA算法在网络生命周期上得到了很大的改进。     

A chain-cluster based routing algorithm for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are an emerging technology for monitoring physical world. Different from the traditional wireless networks and ad hoc networks, the energy constraint of WSNs makes energy saving become the most important goal of various routing algorithms. For this purpose, a cluster based routing algorithm LEACH (low energy adaptive clustering hierarchy) has been proposed to organize a sensor network into a set of clusters so that the energy consumption can be evenly distributed among all the sensor nodes. Periodical cluster head voting in LEACH, however, consumes non-negligible energy and other resources. While another chain-based algorithm PEGASIS (power- efficient gathering in sensor information systems) can reduce such energy consumption, it causes a longer delay for data transmission. In this paper, we propose a routing algorithm called CCM (Chain-Cluster based Mixed routing), which makes full use of the advantages of LEACH and PEGASIS, and provide improved performance. It divides a WSN into a few chains and runs in two stages. In the first stage, sensor nodes in each chain transmit data to their own chain head node in parallel, using an improved chain routing protocol. In the second stage, all chain head nodes group as a cluster in a self- organized manner, where they transmit fused data to a voted cluster head using the cluster based routing. Experimental results demonstrate that our CCM algorithm outperforms both LEACH and PEGASIS in terms of the product of consumed energy and delay, weighting the overall performance of both energy consumption and transmission delay.     

一种结合LEACH和PEGASIS协议的WSN的路由协议研究

均衡节点能耗和提高能耗效率以延长整个网络的寿命是无线传感器网络研究的关键所在。结合典型LEACH和PE-GASIS的优点,针对真实环境下节点的分布存在空洞区域的特点,提出了一种改进的节能快速路由协议。协议在建簇过程中计算簇的分散系数,并通过阈值来确定的簇内通信方式。在簇首之间采用单跳和多跳传输结合的传输机制。理论分析及仿真结果表明,新提出的路由协议比LEACH更均衡且有效减少了能量消耗,延长了网络的生命周期。     

一种低功耗自适应集簇分层协议的优化算法

针对低功耗自适应集簇分层(LEACH,low energy adaptive clustering hierarchy)协议在簇头(CH,cluster head)选择和能量消耗方面的缺陷,提出了改进的LEACH协议,记为LEACH-Ⅰ(LEACH-improved)协议.LEACH-Ⅰ协议利用节点离基站的位置和剩余能量选择簇头,使得CH均匀分布.同时,减轻CH负担,从簇内选择剩余能量最大的节点作为数据融合节点,分担原本由CH完成的数据融合任务,平衡了节点间的能量消耗问题.实验结果表明,提出的LEACH-Ⅰ协议有效地延长网络生存时间,比LEACH、DDEEC的网络生存时间分别提高了60％、43％.     

基于自组织路由表的节能WSN路由协议

提出一种基于自组织路由表的节能无线传感网路由协议SREP。通过节点的自组织路由表,以跳数和剩余能量作为参数实现分簇及簇头的选举,簇头采用多跳链式路由的方式将数据传送到汇聚点。仿真结果表明,该算法与LEACH算法相比可以均衡簇的分布,控制每一轮簇的数量,延长网络的生存时间,与PEGASIS算法相比可以有效降低网络传输时延。     

基于混合量子进化算法的高效节能无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络中,层次型路由算法能减少节点能量消耗和延长网络生存周期.因此在LEACH算法和PEGASIS算法的基础上,提出了一种基于混合量子进化算法的高效节能的无线传感器网络路由算法HERA.该算法中把网络分为多个簇,每个簇中的节点连接成为一条多跳通讯链路,并使用混合量子进化算法来得到最优的分簇组链方式,以减少链路...     

无线传感器网络中助理簇头机制的应用

研究LEACH和PEGASIS协议,提出一种无线传感器网络中的助理簇头分簇算法。该算法根据簇头节点的地理位置、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,以减少簇头通信的能量消耗。实验结果表明,加入助理簇头后,原算法在均衡性能、能量消耗和网络生命周期等方面均得到优化。     

一种能量高效的无线传感网分簇路由算法

针对无线传感网节点能耗不均造成的生命周期短的问题,提出一种能量高效的无线传感网分簇路由算法（NUC&GDF）。该算法从三个方面对无线传感网的路由进行优化;a）改进簇首选举机制,选择合适的簇首;b）改进簇首节点成簇半径规则,形成合理的簇规模大小;c）在簇首与基站的稳定数据传输过程中,引入改进的梯度下降法强化学习来计算权值最小的自适应无线簇间路由。实验结果分析表明,提出的算法性能比LEACH算法、LEACH-C算法以及DEBUC算法更优;在网络规模为100 m×100 m时,网络生命周期分别提高约50.3%、21.5%、16.4%,能更有效地延长网络生命周期。     

一种基于LEACH的无线传感器网络路由改进算法

在低功耗自适应分层路由算法(LEACH)研究的基础上,针对它簇首负担过重的问题,提出了一种基于双簇首机制的改进算法。该改进算法通过在簇内选择次簇首传输数据,在一定程度上平衡了网络内能量损耗。在NS2上的仿真实验表明,与LEACH相比,它能延长网络生存周期。