改进的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络中不均匀分簇引起能量空洞的问题,提出了改进的无线传感器网络非均匀分簇路由算法。该算法先根据节点剩余能量、节点到基站的距离、节点“度”和节点到簇头的距离等因素选举簇头;没有成为簇头的节点选择加入到距离最近的簇头所在的簇中,从而将整个网络划分为大小不等的簇;然后簇头再根据簇头剩余能量、簇头到基站的距离构造基于最小生成树的最优传输路径;通过簇内节点单跳、树内簇头多跳通信的方式将数据最终传输到基站。仿真结果表明,该路由算法能有效节约能量和均衡节点能耗,从而延长网络的生命周期。     

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。     

无线传感器网络能量均衡的非均匀分簇算法

无线传感器网络节点随机分布,针对均匀分簇容易造成网络中能耗不均的问题,提出一种能量均衡的非均匀分簇算法EBUCA(Energy-Balanced Unequal Clstering Algorithm)。该算法在簇头选举阶段,根据节点的剩余能量、节点所在区域稀疏程度来保证簇头的均匀分布;同时结合各簇头所在区域的节点密度与距sink节点的距离来构造大小不等的簇半径,使节点所在区域密度大或距离基站较近的簇半径较小,平衡了簇内和簇间的通信能耗。仿真结果表明与LEACH、DBCP、EEUC算法相比,EBUCA算法能够有效地均衡节点能耗,延长网络生命周期。     

改进的基于蚁群算法的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中传感器节点随机分布造成能耗不均和“热区”等问题,提出了一种改进的基于蚁群算法的非均匀分簇路由协议。该协议也采用“轮”方式运行,每轮簇首选举开始阶段,根据节点剩余能量、节点密度,结合节点到Sink节点的距离来构造不均匀的竞选半径,每个节点根据竞选半径范围内邻居节点计算剩余能量比及距离偏差平均值,从而计算出其簇首竞争等待时间,采用时间等候簇首竞选机制来选举出簇首,平衡簇内的通信能耗;数据传输阶段,考虑剩余能量、通信能耗、链路质量、传输时延等因素,采用改进的蚁群算法构造最优传输路径,数据传输的同时更新信息素,从而达到自适应、动态优化地建立和维护传输路径。仿真结果表明,该路由协议能有效节约能量和均衡能耗,延长网络生命周期,改善链路质量,减少传输时延。     

基于非均匀分簇和信息熵的无线传感网络路由算法

针对无线传感网络分簇算法中能量分布不均衡导致的“热区”问题,提出一种基于非均匀分簇和信息熵的路由算法。在簇头选举和竞争半径计算过程中综合考虑节点能量、节点密度和节点距基站距离,均衡簇头能耗以延长生存时间。采用簇间单跳多跳混合通信的路由规则,减少簇间通信能耗。对节点信息熵进行数据融合,引入融合权重系数减小数据融合的不确定性,提高数据融合效率。仿真结果表明,与LEACH、EEUC和EBUCA相比,该算法能够有效均衡网络能耗,延长网络生命周期。     

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。     

基于环的能耗均衡分簇路由算法

针对无线传感器网络分簇路由算法中节点能耗不均的问题,提出了一种基于环的能耗均衡分簇路由算法。算法对监测区域作基于环的分簇,在靠近基站的“热区”内划定数据汇聚区,汇聚区内的节点不分簇,节省分簇及簇内通信能耗;对汇聚区外其他环的簇个数进行优化以均衡能耗。提出新的最优路径搜索策略,寻找整体最优路径,进一步减少网络能耗。仿真结果表明,提出的算法在能耗均衡性上比改进的LEACH路由协议(LEACH-R)和一种能量高效的非均匀分簇算法(EUCA)更优;以50%节点死亡作为网络生命周期,网络寿命分别提高约30.9%和11.9%,有效延长了网络生命周期。     

基于环的节点非均匀分布分簇算法

针对无线传感器网络（WSN）中基于环的节点非均匀分布网络模型下的能量空洞问题,提出了一种基于环的节点非均匀分布分簇算法（RCANND）。该算法在节点非均匀分布的网络模型下,通过每环的能耗最小化,计算每一环的最优簇首数;通过节点剩余能量、距基站距离以及与邻居节点的平均距离计算簇首选择度。在簇内以簇首选择度序列表进行簇首轮转,降低分簇次数,提高网络能量的利用效率。对提出的算法进行仿真对比实验,仿真结果表明,相同半径、不同分布模型下节点的平均能耗波动很小;相同分布模型、不同半径下节点的平均能耗波动也不明显。以网络中50%节点存活作为网络生命周期,在节点非均匀分布情况下,所提算法的网络生命周期比混合能量高效分布式不等分簇算法（UHEED）和轮转的混合能量高效分布式不等分簇算法（RUHEED）分别提高约18.1%和11.5%;在节点均匀分布模型下,所提算法的网络生命周期比基于分环的能量高效无线传感器网络分簇路由（RECR）协议提高约6.4%。所提算法有效均衡了不同分布模型下的能耗,有效延长了网络生命周期。     

一种能耗均衡的无线传感器网络分簇路由算法

针对分簇路由协议分簇不均匀及能耗不均衡等问题,提出一种基于能量和距离因子的分簇路由算法。通过加入能量和距离因子对簇头选择的阈值公式进行改进,延长竞选出的簇头工作时间,增加备择簇头以减少重建簇的轮数,从而降低选举消耗的能量。在广播当选信息之前加入等待时间,普通节点选择与其通信代价最小的簇头所在簇申请加入。建立最优路径进行簇间路由,并采用单跳和多跳相结合的方式。仿真结果表明,与EECS算法相比,该算法可减少约8%的能耗,并有效均衡节点能耗,延长网络生命周期。     

基于改进蚁群算法的非均匀分簇自适应路由协议

针对无线传感器网络中出现的节点能耗不均和热区问题,提出一种基于改进蚁群算法的非均匀分簇自适应路由协议。该协议首先根据节点相对基站距离和通信范围内节点密度选举出候选簇头,然后在候选簇头竞争半径范围内进行正式簇头的选取。其次,在节点入簇过程中,考虑共同边缘节点以及非均匀分簇网络特性,通过具有动态权重系数的代价函数形成合理的分簇结构;最后,通过在蚁群算法中使用改进的动态转移策略和局部与全局相结合的信息素更新规则,同时引入动态信息素挥发系数以提高路由算法的寻优能力,并避免陷入局部最优。仿真结果表明：该算法能够有效地均衡网络能耗、缓解基站附近的热区问题,从而提高网络生命周期与吞吐量。     

基于粒子群优化的非均匀分簇路由算法

为了解决无线传感器网络分簇路由算法中存在的“热区”问题和簇头选取问题,设计了一种自适应粒子群优化的非均匀分簇路由算法。首先通过候选节点与汇聚节点之间的距离计算竞争半径并构造出大小不等的多个簇,然后根据簇规模引入优化的粒子群算法,评价节点剩余能量和节点之间的距离等因素选取最终簇头,以剩余能量较多的簇头作为下一跳,形成以汇聚节点为根节点的多跳路由。仿真结果表明,与LEACH算法和EEUC算法相比,所提算法网络生存期分别延长了34%和16%,平均能量消耗分别减少了22%和12%,有效地减少了网络节点的能量消耗。     

一种基于时间延迟机制的WSNs非均匀分簇算法

为减少无线传感器网络分簇路由协议中节点竞争簇首时多余的能耗,解决簇首能耗不均的问题,提出一种基于时间延迟机制的非均匀分簇算法。该算法使能量较多的节点被优先选为簇首,并提出了簇首竞争半径的计算方法,确保其数目稳定且位置均匀分布。成簇过程中,节点根据最小消费函数选择簇首,簇内成员加入时考虑簇首能量、二者距离以及簇首和汇聚节点角度等因素来均衡簇首能耗。仿真结果表明:算法能有效地均衡节点能耗,延长网络寿命,分别比CHTD和EEUC算法延长了35.1%和12.9%。     

能量高效的水声传感器网络多跳非均匀分簇算法

针对现有水声传感器网络(UW-ASN)分簇路由算法存在的能耗不均衡问题,提出了一种能量高效的多跳非均匀分簇(EEMUC)路由算法。通过节点到基站的物理距离建立网络非均匀分层模型,各层区域内的节点根据综合属性值选择簇头,靠近基站的簇的规模小于远离基站的簇。簇间采用多跳路由方式传送数据,从而均衡了簇头的能耗。实验结果表明,所提算法在簇头数目和节点的剩余能量等性能方面优于低能耗自适应分簇路由(LEACH)和能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法,从而提高了水声传感器网络的能量效率,并延长了网络的生命周期。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由算法

发现现有的针对非均匀分簇路由算法没有充分考虑簇首与基站之间最优路径选择,而导致传输路径上的能量消耗不均衡的问题。为了更好地均衡传输路径上节点能量的消耗,提出了基于最小生成树的非均匀分簇的路由算法。该算法利用节点剩余能量和节点到基站的距离选举簇首,然后通过建立最小生成树搜寻最优传输路径,这样可以减少传输路径上的能量消耗,有效地解决能耗不均衡问题。理论分析和实验结果均表明,该算法无论在存活节点个数还是在能量消耗上都明显优于EEUC算法和EBCA。     

受限节点的WSNs非均匀分簇算法应用研究

针对常规分簇路由算法不能有效解决节点位置、能量、频段受限的固态发酵温度检测无线传感器网络(WSNs)中节点过早死亡和能耗不均衡的问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的非均匀分簇路由协议。首先,根据网络规模选择固定数目的簇首节点,然后,引入PSO算法和非均匀分簇机制,以簇首节点覆盖范围和簇内节点与簇首之间平均欧氏距离作为评价函数的影响因子,选取一组最优簇首。仿真实验结果表明:所提算法有效改善了受限节点无线测温网络"热区"效应,均衡了节点能耗,显著延长了网络生存周期。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中利用分簇技术,簇首到Sink节点通信采用多跳路由方式容易引起"能量空洞"的问题,提出了基于最小生成树的非均匀分簇路由协议.该协议在簇首选举阶段,以节点剩余能量、节点度、节点能量消耗速度为权重计算簇首竞争等待时间,选用簇首竞争等待时间小的节点为簇首,以均衡能量;簇形成后,以剩余能量、簇间的距离和能量消耗为参数构建基于最小生成树的最优传输路径通过多跳方式将数据发送到Sink节点.仿真结果表明,该路由协议能有效均衡能耗,延长网络生命周期,延缓"能量空洞"的形成.     

能量均衡的无线传感器网络节点非均匀分布路由协议

针对现有无线传感器网络(WSN)分簇路由协议因节点分布不均匀而造成能量不均衡、“热区”能量空洞问题,提出一种能量均衡的节点非均匀分布路由协议。该协议以节点“度”、 节点到Sink节点的距离及节点平均剩余能量与节点本身剩余能量的比值作为竞选主(副)簇头的参数,并且各簇之间通过路由树与Sink节点通信。仿真结果表明,本协议可降减少于“热区”内或节点密度高的簇的簇头轮换次数,推迟出现第一个死亡节点的时间,使网络负载更加均衡,延长了网络的生命周期。     

基于非均匀成簇的无线传感器网络多跳路由算法

针对复杂、不规则场景下无线传感网络的高效能组网问题,提出了一种基于非均匀成簇的无线传感器网络多跳路由算法MRAUC。根据应用场景形状不规则、汇聚节点远离检测区域等特点,首先将检测区域近似成汇聚节点位于扇心的扇环,建立了扇型场景下无线传感器网络的非均匀成簇模型;通过等间隔划分扇环,以第一扇环能耗最小为原则确定各扇环的簇首数目,进一步推导出各扇环内的最佳簇首比例;通过簇首发射功率的自适应调整实现非均匀分簇;同时,以MTE原则竞选出最佳中继簇首,有效解决了簇首间的路由中继问题。仿真结果表明,与传统算法相比,在不同应用场景下所提MRAUC算法在均衡网络节点能耗、延长网络生命周期方面具有显著优势,更适用于工程实际。