基于改进蚁群算法的WSN分簇路由机制研究

针对现有的用于无线传感器网络(WSN)的分簇路由协议,存在着所有簇头直接与汇聚节点通信、远离汇聚节点的簇头能量消耗过快等一系列的问题,根据蚁群算法(ACA)及WSN分簇路由算法的特点,对ACA进行改进并引入到WSN分簇路由机制中,提出一种基于改进蚁群算法的WSN分簇路由算法;该算法将到汇聚节点的距离设定为启发函数以找到簇头下沉的最佳路径和提高蚁群算法的效率,同时,在选择节点概率公式时将该节点的剩余能量考虑在内,在数据传输过程中,减少了簇头节点的能量消耗,进而实现节点能量的高效利用,增强网络的使用寿命。以实现网络通信的高效;通过仿真,结果表明,该算法是可行的、有效的。     

能量均衡的WSN非均匀分簇路由算法

针对现有无线传感器网络（WSN）分层分簇路由算法存在的能耗不均衡问题,提出一种能耗均衡的WSN非均匀分簇路由算法。该算法通过在已划分的非均匀区域中构建中间层达到均衡簇首和其他节点能耗的目的,实现WSN整体能耗均衡。实验结果表明,该算法能均衡WSN能耗负载,提高WSN的能量效率,延长100轮～200轮WSN生命周期。     

基于负载均衡的WSN非均匀分簇算法

针对分簇的无线传感器网络(WSN)中负载不均衡问题,提出一种实现节点负载均衡的WSN非均匀分簇算法。引入非均匀簇机制计算出最优的网络分簇数量,通过调整节点的簇首归属来控制网络的分簇的大小,形成合理的网络拓扑结构。仿真实验结果证明,该算法能有效均衡网络的节点负载,降低节点能耗,延长网络的生存时间。     

一种基于预测的WSN非均衡分簇路由算法

无线传感器网络由部署在一定区域内大量传感器节点组成.针对无线传感器网络中分簇路由算法中存在的"热区"问题,提出了一种基于虚拟区域划分的非均衡簇路由算法.算法将簇划分的任务交由能量无限制的汇聚节点完成,使得靠近汇聚节点的内层簇的规模小于外层簇的规模.在簇的结构中引入了主、从簇头节点,从而实现了分布式簇头选举工作,同时在分簇过程中避免了每个阶段的能量消耗.将Markov预测模型引入到主簇头节点的更换过程中,从而避免了主簇头因为能量完全消耗而死亡,也避免了因为主簇头死亡而造成网络分割,降低网络的生存时间,利用NS2.26仿真平台对基于虚拟区域划分的非均衡簇路由算法进行了仿真验证,结果表明与传统路由算法相比,该算法延长了WSN的生存时间,有效提高了WSN网络健壮度.     

传感器网络分簇时间跨度优化聚类算法

针对无线传感器网络（WSN）簇头节点能效低、网络能量负载不均衡问题,提出一种传感器网络分簇时间跨度优化（CTSO）聚类算法。该算法首先在簇头选举方式上关注了簇内成员数量和簇头间距的约束问题,尽可能地避免各个簇之间发生覆盖重叠,优化簇内节点能量;接着对簇头的选举周期进行优化,以任务执行周期大小作为一个时间跨度并分为多个轮,通过最小化簇头选举的轮数来减少用于选择簇头而花费在广播消息上的能量,提升簇头节点的能量利用率。实验仿真结果表明,对比基于多Agent的同质态数据汇聚路由方案以及自适应数据汇聚路由策略,CTSO算法的平均能量效率分别提高了62.0%和138.4%,节点寿命则分别提高了17%和9%。CTSO算法在提升无线传感器网络簇头能效及均衡节点能量上具有较好的效果。     

基于RSSI的无线传感网络梯度分簇算法

无线传感器网络(WSN)通常采用分簇结构以减少通信量,降低网络的能量消耗。针对无线传感网在数据收集模式下节点的负载不均衡问题,提出一种基于可接收信号强度指示（RSSI）的WSN梯度分簇(RGC)算法,以节点RSSI值为基础建立梯度,形成层次性结构。从具有不同梯度与相同梯度的相邻簇首节点两方面着手,设计了负载均衡的分簇算法,有效降低其复杂度和能耗,延长网络生命周期。实验证明了该算法的正确性和有效性。     

一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议

在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性.当簇首以多跳通信的方式将数据传输至数据汇聚点时,靠近汇聚点的簇首由于转发大量数据而负载过重,可能过早耗尽能量而失效,这将导致网络分割.该文提出一种新颖的基于非均匀分簇的无线传感器网络多跳路由协议.它的核心是一个用于组织网络拓扑的能量高效的非均匀分簇算法,其中候选簇首通过使用非均匀的竞争范围来构造大小不等的簇.靠近汇聚点的簇的规模小于远离汇聚点的簇,因此靠近汇聚点的簇首可以为簇间的数据转发预留能量.模拟实验结果表明,该路由协议有效地平衡了簇首的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间.     

无线传感器网络中的分簇安全数据汇聚方案

为在无线传感器网络(WSN)的数据收集、处理和传输过程中降低能耗,提高数据的安全性与机密性,提出一种动态分簇安全数据汇聚算法CDSDA。对基于分簇的WSN安全数据汇聚算法CSDA进行改进,依据节点所采集数据的重要程度与节点的剩余能量,对数据进行动态切片,在此基础上,进行簇内汇聚和簇间汇聚以得到最终结果。仿真结果表明,与CSDA算法相比,CDSDA算法在通信开销、数据正确率、数据隐私保护等方面具有较好性能。     

基于分布式层次化结构的非均匀聚类负载均衡算法

考虑到无线传感器网络(WSN)负载不均衡导致节点存活时间较短、能量消耗量较多的问题,提出一种基于分布式层次化结构的非均匀聚类负载均衡算法(DCWSN)。首先,建立了一个WSN的多层分簇的网络拓扑结构,并分析了该网络拓扑的簇内节点运作的能量消耗方式。接着,采用非均匀聚类的负载均衡算法,在簇头的选择上考虑了节点连通密度、节点剩余能量和簇头选择时间,通过竞选出最高权重的节点成为簇头; 在簇的建立阶段,通过簇大小的决定阈值和簇头的更新机制来均衡簇头的能量负载,防止簇头节点过早死亡。通过网络生命周期和网络能量消耗对提出算法的有效性进行验证,并与算法EDDIE、M-TRAC、DDC和EELBC进行比较,结果显示DCWSN算法的节点存活率为37.7%,高于对比算法,且能量效率也高于对比算法。实验结果表明,DCWSN算法对节点负载分配具有良好的均衡性,有效控制了节点负载过量的问题,提高了节点的能量效率。     

基于全局均衡策略的无线传感器网络路由算法

针对无线传感器网络的能耗均衡问题,提出了一种基于全局均衡策略的路由算法。该算法一方面利用基于区域划分的非均匀分簇方法均衡WSN数据收集汇聚树纵向上簇头之间的能耗;另一方面应用基于能耗与剩余能量复合权值的Dijkstra算法优化簇间路由——降低传输能耗并分摊数据转发任务,以均衡汇聚树横向上簇头之间的能耗。仿真实验结果表明,该路由算法能够有效地均衡网络中节点的能耗,显著延长网络的生存期。     

能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇算法的研究

在对经典的分簇路由算法LEACH研究的基础之上,提出了一种基于非均匀分簇的新的路由算法EBCA。新算法在簇头的确定和成簇机制上较LEACH做出了一些改进,考虑到节点的剩余能量及最优簇头数目的确定等参数,有效避免低能耗节点被选为簇头。采用非均匀分簇的思想,使远离汇集节点簇的规模大于靠近汇集节点的簇的规模,同一区域内簇头节点间用多跳的方式传输数据。仿真结果表明：新算法EBCA较LEACH算法,从整体上均衡了节点能耗,延长了网络的生命周期。     

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。     

基于混合蛙跳算法的非均匀分簇WSNs路由协议

为使无线传感器网络(wireless sensor networks, WSNs)节点能量消耗相对均衡, 提出了一种能量均衡的可移动sink汇聚节点非均匀分簇路由协议(sink mobility based and energy balancing unequal clustering protocol, SEBUCP)。协议采用改进的混合蛙跳算法, 将剩余能量大、通信能力强的节点选为簇头并划分不同大小的簇, 在簇头之间引入竞争机制, 使分簇拓扑更加合理; 为减少簇头更换频率, 簇内采用簇头连续担任机制, 通过对比节点权值确定簇头交换时机, 并运用贪婪算法, 在簇头和sink之间选择最优中继节点; 为进一步减少节点能量消耗, 采用sink汇聚节点可移动方式, 避免了热点问题的出现。仿真结果表明, SEBUCP在网络生存周期、能量均衡等方面具有较好的性能。     

双重约束下的海洋无线传感网自适应成簇算法

针对海洋无线传感器网络（Ocean Wireless Sensor Network,OWSN）中,节点在海洋高度动态性环境中存在能量消耗快,网络寿命短等问题,提出改进的LEACH-[τ]算法。该算法在簇头选择上考虑了节点的剩余能量值和距汇聚节点的距离,并且根据簇头剩余能量与平均剩余能量的差值和簇头节点离汇聚节点的距离与平均距离的差值,从簇头节点选择中继节点（[τ]节点）来实现与汇聚节点之间的通信。计算机仿真结果表明,算法相较于LEACH、IMHT-LEACH,整体的能耗减少,有效延长了海洋无线传感网络的生命周期。     

异构传感器网络能量空洞分析与避免研究

在无线传感器网络中,由于sink附近的节点承担远方节点数据的转发,故能量消耗较高,容易在sink附近形成能量空洞而使网络提前死亡.针对由初始能量较大节点充当簇头节点与初始能量较小的节点作为普通节点组成的异构分簇无线传感器网络,提出了不等簇半径工作能量空洞避免策略.策略的核心是让近sink的簇半径较小,而远sink的簇半径较大,这样,近sink部署的初始能量较大的簇头节点较多,因而能够减弱能量空洞的影响,以达到能量消耗均衡的目的.将能量空洞避免问题转化为在保证网络寿命满足应用需求约束前提下如何使部署的节点最小的优化问题,并详细给出了不等簇半径的取值与优化方法.理论分析与实验结果表明,所提出的策略对网络寿命与性能有较大的改善,对于异构传感器网络建设有较好的指导意义.     

Particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for WSNs

Wireless sensor networks with fixed sink node often suffer from hot spots problem since sensor nodes close to the sink usually have more traffic burden to forward during transmission process. Utilizing mobile sink has been shown as an effective technique to enhance the network performance such as energy efficiency, network lifetime, and latency, etc. In this paper, we propose a particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for wireless sensor network. In this algorithm, the virtual clustering technique is performed during routing process which makes use of the particle swarm optimization algorithm. The residual energy and position of the nodes are the primary parameters to select cluster head. The control strategy for mobile sink to collect data from cluster head is well designed. Extensive simulation results show that the energy consumption is much reduced, the network lifetime is prolonged, and the transmission delay is reduced in our proposed routing algorithm than some other popular routing algorithms.     

基于改进ACO的WSN感知数据传输策略研究

无线传感器网络(WSN)能够利用传感器节点快速准确地获取物理世界的信息从而作为物联网的感知层在监控领域得到了广泛的应用,而能量利用率是能量受限无线传感器网络的一个关键属性,直接影响网络的生命周期.经典的分层路由LEACH(及其变种)算法是无线传感器网络中最常见的节能路由协议.该文提出了一种改进的LEACH算法,由sin...     

一种新的基于粒子群优化的双簇头分簇路由算法*

针对无线传感器网络分簇路由算法中簇头节点负载过重,簇头能量利用率不高,提出了一种基于粒子群优化的双簇头多跳路由算法。该算法根据簇头任务的不同,利用节点的能量、距离汇聚节点的距离以及节点的位置关系分别构建适应值函数,选择出最优主簇头完成数据采集和融合任务,以及与其协作的最优副簇头完成簇间数据转发任务,最终实现采集能耗和传输能耗最小化。仿真实验结果表明,与其他路由算法相比,该算法可以有效减轻簇头节点负载,减小簇头能量消耗,均衡整个网络能耗,延长了网络的生存周期。     

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%。     

WSN中一种高效节能的分簇路由协议

针对传感器网络存在的节点能耗过快问题,提出了一种新的分簇路由协议EEGC。该协议底层拓扑采用分簇及簇内部分覆盖算法,有效地降低了网络能耗。上层拓扑采用近簇头单跳通信、远簇头多跳通信的方式,缓解了内环簇头能耗过快的问题。同时,以簇头剩余能量决定簇及簇间路由的重构,进一步提高了控制消息的效率。仿真验证表明,EEGC协议的网络寿命明显优于LEACH。