基于蚁群优化的WSN能耗均衡链状路由协议

为了从路由技术的角度解决无线传感器网络的能耗问题,综合蚁群优化算法和PEGASIS协议的思想提出了ACO-PEGASIS路由协议;该协议采用蚁群优化算法构建通信链,解决了PEGASIS协议中由于贪婪算法的局部性产生的相邻节点间的长链问题;并在成链过程中综合考虑节点间距离、节点剩余能量等因子,以均衡全网的能量消耗;同时根据距离和能量因素选取链头节点并采用一定措施降低链头重选次数;仿真结果表明,与PEGASIS协议相比,该协议更加有效地均衡了全网的能量消耗,延长了网络的生存周期。     

基于LEACH和PEGASIS的簇头成链可靠路由协议研究

减少能耗、延长网络寿命是无线传感网络的关键技术.基于LEACH和PEGASIS算法,提出一种改进的有效路由算法.改进的算法规定LEACH中簇头数目为5个,利用PEGASIS算法使簇头成链,并选择剩余能量最多的簇头传送信息给基站.在选择簇头时,考虑节点的剩余能量,给节点设置一个能量阈值,小于该值则不能当选为簇头,因此提高了网络的健壮性.理论分析和仿真结果表明,改进后的算法比LEACH算法生命周期提高117%～351%,且能耗更加均匀,同时与PEGASIS相比,时延提高290%.     

基于PEGASIS的无线传感器网络路由协议改进

传感器信息系统能量高效聚集(PEGASIS)协议是无线传感器网络中经典的分簇协议,由于实现简单得以广泛应用,但该协议中头节点的轮流当选策略和网络按照贪心算法成链的方法容易导致整个网络的能量消耗不均匀、节点死亡时间较早、网络延迟较大等问题。提出一种基于PEGASIS的剩余能量距离分区（PEGASIS-REDP）协议,在网络建立连接阶段对整个网络区域进行分区优化,在节点密度不变的情况下缩短差链距离。在头节点选取阶段,将节点剩余能量、区域内平均能量、距离基站的距离等多个因素作为判断头节点当选的条件,大幅减少头节点的更换次数。借助MATLAB软件仿真出PEGASIS-REDP协议建立网络的过程、在不同轮数下节点存活情况和头节点的选取情况,并在相同的实验条件下,针对不同路由协议在网络延迟、能量损耗和生命周期方面进行对比分析。实验结果表明,PEGASIS-REDP协议的网络生命周期相比于PEGASIS协议延长了19.6%,在均衡网络能耗和降低网络延时方面表现更好。     

基于质心理念的无线传感网络路由协议的研究与改进*

针对无线传感器网络中的信息时延和网络生存周期较短等问题,提出了基于质心的CMC-PEGASIS(center of mass concept in power efficient gathering in sensor information system)路由协议;该协议将区域分为等宽的5部分,利用PEGASIS的理念对其各自成链;而后利用质心的概念找到区域节点的能量中心,并结合节点自身的能耗以及节点与基站的距离关系得到区域内最佳的簇头节点;仿真实验表明,该协议有效地平衡了整个网络的能量消耗,并且延长了网络的生存时间。     

一种双层树型高能效多链路由算法

针对PEGASIS协议算法的单链维护成本高,COSEN协议算法的交叉链和长链多、数据逆传递严重等缺陷,提出一种双层树型高能效多链路由算法(TTEMR)。TTEMR算法把网络节点分为两层,底层将网络节点构造成多条分链,选取主链头和分链链头构造顶层链头链。对成链过程中产生的孤立点进行树型结构化处理以降低数据传递路径长度,优化主链头和分链链头选取策略及成链规则,并对Sink附近的普通节点和链头进行不入链操作以减少数据逆传递。仿真实验结果表明,与LEACH、PEGASIS和COSEN算法相比,TTEMR算法在每轮节点的存活数量、网络的稳定周期和生命周期、每轮剩余总能量及单位链路段平均路径长度等性能方面表现优异。     

基于智能算法的层次型多链WSN路由协议

路由协议设计是无线传感器网络的一个重要领域,可靠性、低开销、易于维护是无线传感器网络路由协议的设计目标。本文基于层次型拓扑控制思想,并在成链算法PEGASIS基础上引入智能成链策略,提出新的路由协议——HMCRP（Hierarchical Multi-Chain Routing Protocol）。HMCRP基于虚拟网格方式将网络划分为两层自治区域,简化拓扑复杂度;区域内节点按照蚁群算法成链,保证形成全局最优或较优的传输路径;提出链头选取公式,综合考虑节点性能、区域链的数据传输代价。通过matlab与omnet++相结合的仿真实验,与PEGASIS协议及其改进协议相比较,验证了HMCRP在延长网络生命周期、降低数据传输平均能耗以及提高数据接收率等方面的优势。     

基于优化通信质量的PEGASIS协议改进算法

在传统的PEGASIS（power efficient gathering in sensor information system）协议基础上,提出一种可优化全网通信质量的改进算法。新算法在链头生成阶段借鉴了蚁群相遇算法原理,采用双链头成链方法进行数据传输,大大缩短了单链路网络的通信时延;在拓扑成链的过程中引入距离阈值作为限定权重,进而计算出基于能耗均衡与通信质量的最优路径。实验结果表明,该算法有效地优化了整体网络的通信质量。     

链状线型WSN中基于梯度的分簇成链算法

针对链状线型无线传感器网络中多Sink特点,提出一种基于梯度的分簇成链算法CLBG(Clustering into Link Based on Gradient),节点选择距离最近的Sink传输数据,避免了远距离传输造成的节点能量消耗。成簇后,簇中节点以簇头为首成链,节点沿链发送数据给簇头,再由簇头通过簇间的多跳传输将数据发往Sink。当链路出现故障时,利用该算法可反向建立传输链路,保证数据及时传输。仿真结果表明,基于梯度的分簇成链算法,能有效节省节点能量,避免节点过早死亡,延长网络的生命周期。     

基于记忆算法的链式无线传感器网络研究

提出一种基于PEGASIS的路由改进算法,引入记忆和比较的方法寻找最优可连接的节点,避免产生长链,从而导致部分节点因传输距离过大和耗能过多而过快死亡.给出了一种均衡各节点能耗的新簇头选择方案,对该模型的系统总能耗进行量化分析.通过仿真证明,该方案相对普通PEGASIS路由算法消耗能量更低,延长了网络寿命.     

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。     

基于簇首轮替的高密度无线网状传感器网络中能耗均衡休眠调度方案

将无线传感器网络和无线网状网络相结合构建了无线网状传感器网络拓扑结构,将部分传感器设为休眠状态可以降低高密度无线网状传感器网络中的能量消耗,并且均衡网络能耗可以解决能量空洞问题。提出了一种基于簇首轮替的无线网状传感器网络能耗均衡的休眠调度方案。通过建立簇首轮替的能耗模型,得到在不同传感器轮流担当簇首的条件下网络能耗均衡时传感器的休眠概率。分析和仿真结果表明,相比较随机调度方案,该方案保证了网络覆盖范围,延长了网络生存时间,均衡了网络的能耗。     

基于演化博弈的无线传感器网络节能分簇路由算法

考虑到无线传感器网络中节点在冲突环境下决策时具有有限理性,近年来学者引入博弈论解决传感网分簇路由中自私节点的簇头选举问题。以往经典博弈分簇路由算法要求知道所有参与者行动的完全信息,并假设节点完全理性,这对于资源有限的传感器节点不切实际。本文提出了一种基于演化博弈论的无线传感器网络节能分簇路由算法(EECEG),通过演化博弈复制动态方程证明存在演化稳定策略(ESS)。算法将所有节点模拟为自私的博弈参与者,参与者可决策宣称自己成为簇头候选者(D)或不成为候选者(ND)。所有参与者根据自身剩余能量、邻居节点个数等因素自私决策,通过观察和模仿对手进行演化,直到收益均衡。实验结果表明,EECEG协议可有效延长网络生命周期,均衡节点间能耗,同时使数据传输更高效。     

一种WSN的传感器管理结构及仿真分析

无线传感器网络的传感器节点能量十分有限,且数量巨大,因而传统的传感器管理方法不再适用于无线传感器网络。针对无线传感器网络提出了一个分层的传感器管理结构,将网络的传感器管理分为最高层-簇间传感器管理、中间层-簇内传感器管理和最低层-单个传感器管理,并在最低层对传感器节点实现了采样间隔的自适应,仿真结果表明在保证一定跟踪精度的条件下,大大节省了传感器节点的能量。     

一种基于能量感知无线传感器网络多路径路由机制

目前,无线传感器网络在智能环境检测,灾难控制,战场侦察,安全监视方面取得了日益广泛的应用,引起人们日益关注,在分析无线传感器网络能量消耗特征的基础上,基于Markov模型提出了无线传感器网络节点能量消耗模型,改进了无线传感器网络多路径路由协议。仿真结果表明,与传统的多路径路由机制相比,能够有效地降低无线传感器网络节点能量消耗,提高网络生存时间。     

无线传感器网络媒质接入控制协议的研究进展

媒质接入控制（Medium Access Control）是无线传感器网络设计的关键问题之一。由于无线通信模块是传感器节点能量消耗的主要来源,而媒质接入控制协议则直接控制着节点无线通信模块的活动,因此MAC协议节能效率的好坏将严重影响网络的性能。本文首先介绍了MAC层能量消耗的主要来源,阐述了无线传感器网络中MAC协议的研究内容和设计目标,并讨论了影响MAC协议性能的若干参数指标,随后介绍了几类典型的MAC协议,最后对MAC协议的发展方向进行了总结和展望。     

基于无线传感器网络的分组加密算法的设计

为了适应传感器网络的发展,应对传感器节点计算能力和存储资源的限制,基于无线传感器网的WSW(Wireless Sensor Whisper,无线传感耳语算法)算法是一种专门针对传感器能力限制而提出的分组加密算法。WSW算法通过扩展基本逻辑运算获得256种不同的加密方式,同时通过在算法中引入随机选择算法来增强算法的安全性,该算法使用的加密方法和随机选择可以减少节点运算次数,使得节点数据保证安全的同时能量及时间消耗也尽可能减少。     

基于三链混合遗传算法的WSNs 中 Sink节点布局优化

对无线传感器网络的设计和布局中,多Sink 节点的布局是其拓扑设计的关键,对网络通信的能量控制至关重 要。本文通过分析其Sink 节点布局模型,提出一种改进的三链混合遗传算法对Sink 节点布局求取最优解。实验表明,三链混 合遗传算法在针对Sink 节点的布局算法中相对于枚举算法,具有较优解,并且算法效率高,可降低无线传感器网络的能耗,改 善网络性能。     

Energy-Efficient Routing Using Novel Optimization with Tabu Techniques for Wireless Sensor Network

Wireless Sensor Network (WSN) consists of a group of limited energy source sensors that are installed in a particular region to collect data from the environment. Designing the energy-efficient data collection methods in large-scale wireless sensor networks is considered to be a difficult area in the research. Sensor node clustering is a popular approach for WSN. Moreover, the sensor nodes are grouped to form clusters in a cluster-based WSN environment. The battery performance of the sensor nodes is likewise constrained. As a result, the energy efficiency of WSNs is critical. In specific, the energy usage is influenced by the loads on the sensor node as well as it ranges from the Base Station (BS). Therefore, energy efficiency and load balancing are very essential in WSN. In the proposed method, a novel Grey Wolf Improved Particle Swarm Optimization with Tabu Search Techniques (GW-IPSO-TS) was used. The selection of Cluster Heads (CHs) and routing path of every CH from the base station is enhanced by the proposed method. It provides the best routing path and increases the lifetime and energy efficiency of the network. End-to-end delay and packet loss rate have also been improved. The proposed GW-IPSO-TS method enhances the evaluation of alive nodes, dead nodes, network survival index, convergence rate, and standard deviation of sensor nodes. Compared to the existing algorithms, the proposed method outperforms better and improves the lifetime of the network.     

无线传感器网络中能量保护策略的研究

无线传感器网络是一组带有无线收发装置的传感器节点组成的临时性的网络自治系统,由于无线传感器网络的节点是用有限寿命的电池来提供的,因此能量保护策略成为该网络所有协议层的关键问题。从节点级、链路级和网络级3个层次总结和评估了适用于无线传感器网络的能量保护策略;在网络层提出了基于信道接入分簇算法的路由协议,并简述了该算法的主要实现过程;通过OPNET仿真给出相关结果。     

线型无线传感器网络的节点部署策略

尽可能延长无线传感器网络的生命周期是设计和部署网络所面临的最大挑战之一。由于节点配备的能量有限,节点通常采用多跳方式向基站传输数据。分析了节点在多跳通信时的能耗,提出一种非均匀的节点部署策略,得出一个部署传感器节点的密度函数,在靠近基站的区域部署较多的节点。仿真实验表明,非均匀的节点部署策略能有效延长网络的生命周期。