基于人工智能的无线传感器网络节能分簇路由算法

针对无线传感器网络能量有限和路由复杂的问题,本文提出了一种基于人工智能的无线传感器网络节能分簇路由算法。该算法通过改进基于深度强化学习和模糊逻辑的节能分簇路由算法,解决了无线传感器网络能量有限和路由复杂的问题。性能分析与仿真验证结果表明,本文所提出的算法与自适应分簇拓扑算法、传感器信息系统中的高能效采集和固定簇半径的分簇协议等经典算法相比,在网络生命周期、平均能耗和负载均衡等指标上具有明显优势。

基于扇形链路策略的改进蚁群分簇路由协议

针对网络覆盖区域较大、节点数量较多的无线传感器网络,容易出现部分节点过早死亡等情况,提出一种基于扇形链路策略的改进蚁群分簇路由协议RACO-SL。通过加入奖惩因子,同时对精英个体采用蚁群优化算法的概率生成新的后代个体,对于普通个体,通过与随机选择的精英个体进行交叉变异操作,改进蚁群优化算法,以整个网络每次通信的能耗为优化目标选取较优的簇头节点集。为待转发簇头节点设计从可动态调节的扇形区域中选择下一跳中继节点的链路转发策略。实验结果表明,与现有协议相比,该协议在延长网络寿命、提高通信链路质量、增强网络覆盖度方面表现良好。

基于BBO优化K-means算法的WSN分簇路由算法

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限、网络生存期短的问题,提出一种基于生物地理学算法优化K-means的无线传感器网络分簇路由算法BBOK-GA。成簇阶段,通过生物地理学优化算法改进K-means算法,避免求解时陷入局部最优。根据能量因子和距离因子设计了新的适应度函数选举最优簇首,完成分簇任务。数据传输阶段,则利用遗传算法为簇首节点搜寻到基站的最佳数据传输路径。仿真结果表明,相较于LEACH、LEACH-C、K-GA等算法,BBOK-GA降低了网络能耗,提高了网络吞吐量,延长了网络生存周期。

基于深度强化学习的可信分簇路由协议

针对分簇路由协议中恶意节点充当簇头的安全性问题以及基于深度强化学习的路由协议存在收敛慢、波动大的难题,提出了一种基于信任机制和深度强化学习算法soft actor-critic(SAC)的分簇路由协议。该协议首先运用改进的标签传播算法对网络进行分簇。然后采用基于信任的簇头选举机制从簇内选出可信簇头,并采取主-从簇头机制防止簇头“叛变”成为恶意节点。最后利用SAC算法,将簇头作为智能体,实现动态路由决策。实验结果表明:该协议相较于RTRPT、SCR-TBE以及基于DQN、D3QN、PPO的路由协议,具有更优的性能和更好的收敛性。其丢包率、平均时延和网络吞吐量指标均为最优。在多个测试场景下,相较于PPO方案性能最小提升3.97%,最大提升22.39%。

无线传感器网络中一种基于聚合层次聚类的分簇路由算法

针对无线传感器网络中节点连接以及能量受限不足的问题,为了延长网络寿命,提出了一种基于AHC的分簇路由算法(HACCRA)。该算法首先运用AHC对网络节点分簇,接着为簇首选择、簇形成和路径构建分别定义了恰当的决策目标函数,运用能量阈值、提出距离阈值、并且路由过程优先考虑簇首节点之间的一对一连接,有效解决了路由算法中分簇和路由不衔接的问题。仿真结果表明,与JCR、ICR以及DCK-LEACH相比,HACCRA能够更好地实现网络节点的能耗均衡,保证网络数据传输的连接性,从而延长网络寿命。

基于群组置换密码的无线保密通信网络安全分簇路由算法

鉴于目前无线通信网络分簇路由算法对网络的保密性较低,提出了基于群组置换密码的无线保密通信网络安全分簇路由算法。首先,采用改进置换密钥矩阵加密算法(RKM)对无线通信网络的信息使用多米诺查表加字节变换,并在其中穿插特征变换因子进行多次变换完成无线通信网络加密;使用反向的多米诺查表和自己变换配合特征变换因子进行解密。然后,以加密后无线保密通信网络为基础,计算网络最佳簇头。采用引力算法通过以簇头为质点计算其对不同节点的引力完成分簇,并以低能耗作为遗传算法的适应度函数进行网络簇头选举,结合代价函数优化簇间跳转策略,挑选能量足、位置好的节点,作为优质的通信路由,实现网络安全、低能耗传输。实验结果表明:该算法的混乱性高、扩散性强可以保证无线通信数据不被他人破解;该算法可以选择出节点存活数量最高的簇头,且网络节点的剩余能量最高。

一种基于谱聚类算法的分簇路由协议

针对经典LEACH协议随机选择簇首导致的极大簇和极小簇、簇首分布不均,从而导致网络生命周期较短的问题,提出一种基于谱聚类的分簇路由协议。在网络初始化时期,在基站计算确定最优簇首数目后,将谱聚类算法应用到节点的分簇中;分簇完成后,节点的分簇保持不变;簇首选择阶段,根据节点剩余能量因子、节点到基站的距离因子来竞争簇首;数据传输阶段,簇内节点通过单跳的方式将数据传送给簇首,簇首将数据融合后通过单跳的方式传送给基站。通过网络仿真实验,比较了网络生存周期、节点剩余总能量和基站接受数据包数量等参数,结果表明:相较于LEACH协议,新协议均衡了网络中节点能耗,延长了网络生存期。

无人机群分簇路由算法研究

阐述无人机群的分簇路由算法.介绍了无人机分簇路由算法的相关概念和路由生成方法,基于群智能的分簇路由算法的相关概念和发展现状,基于强化学习的分簇路由算法的相关概念和发展现状,展望下一步研究方向.

基于Dijkstra的无线传感器网络分簇路由算法

提出一种基于Dijkstra的无线传感器网络分簇路由算法——DEUC。该算法将改进的Dijkstra算法应用到簇间路由机制中,寻找簇头到基站的最短路径,使得离SINK较远的簇头节点沿着最短路径传输信息,从而有效减少传输路径长度与相应的网络延时。该算法还将传感器网络进行区域划分,使得距离SINK较近的簇头拥有少量成员节点,因此,靠近SINK的簇首可以为簇间的数据转发预留能量,达到均衡簇头能量消耗的目的。仿真结果表明,该算法在延长网络生存周期方面相比低功耗自适应分簇路由协议(LEACH)和能量高效的非均匀分簇算法(EEUC)分别提高约35%和25%。

一种改进传感器网络分簇路由算法

在传感器网络中,终端装置采用的是能量有限的电池供电,节点一旦能量耗尽将会永久丧失。能耗问题是传感器网络研究的重点,分簇网络结构对于均衡网络的能量消耗具有重要作用。文章在低功耗自适应集簇分层型协议(Low energy adaptive clustering hierarchy,LEACH)算法基础上研究一种改进的分簇路由算法(Improved cluster routing algorithm,ICRA),考虑节点剩余能量以及与基站的距离因素进一步改进簇头选择机制,引入超级簇头作为普通簇头与基站的通信中继,实验表明该算法进一步延长了网络生存时间。

无线传感器网络分簇路由协议

在无线传感器网络体系结构中,网络层的路由技术至关重要.分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点,成为当前重点研究的路由技术.分析了无线传感器网络分簇路由机制,着重从簇头的产生、簇的形成和簇的路由角度系统地描述了当前典型的分簇路由算法,并比较和分析了这些算法的特点和适用情况.最后结合该领域当前研究现状,指出分簇路由算法未来的研究重点.

一种能耗均衡的WSN分簇路由协议

节能问题是WSN的研究热点之一,而路由协议对网络能耗有直接影响。在对已存在的分簇多跳路由协议进行分析的基础上,提出了一种考虑多种因素来均衡节点能耗的分簇多跳路由协议——EBCRP。EBCRP协议中,选择中继簇头时综合考虑了邻近簇头相对自身的距离和方向;加入经验因子使簇头概率随节点与Sink的距离成负指数变化;中继簇头进行一定时间的等待以便数据融合,等待时间与它到Sink的距离成反比;另外,还通过仿真确立了较优的轮转周期。仿真实验结果表明,EBCRP协议能够使WSN网络第一个节点的死亡时间明显延后,节点能耗更均衡,生命期更长。

无线传感器／执行器网络中能量有效的实时分簇路由协议

无线传感器/执行器网络(WSANs)主要应用于自动控制领域,实时性问题是其面临的首要挑战.根据实际环境中的节点部署情况,建立了系统模型;研究了分簇策略与功率控制技术对于自组织网络实时性的影响,提出了一种可适用于WSANs的能量有效的实时分簇路由协议——RECRP协议.该协议采用二级成簇策略使网络中的各类节点稳定分簇.分簇后的各类节点具有不同发射功率,利用执行器节点的强大通信能力有效降低网络延时.采用能量有效性算法使网络中的传感器节点轮换担任簇首,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.实验结果证明,在WSANs中RECRP协议可使网络稳定分簇,并且在网络的实时性与能量有效性方面与现有典型路由协议相比具有更优越的性能.

多级能量异构无线传感器网络的能量预测和可靠聚簇路由协议

传感器网络技术是普适计算中实现位置感知和上下文感知的主要技术手段,有着广泛的应用前景.文中提出了一种适合普适计算环境下多级能量异构无线传感器网络的新的剩余能量预测REP模型和可靠聚簇路由RCR协议.协议中节点通过建立相邻节点剩余能量预测机制,使选举簇头节点的概率与节点当前剩余能量直接相关,以优化数据传输路径,均衡节点的能量消耗,延长网络寿命.此外还通过多簇头方法,采用每个簇由多簇头节点共同承担簇头节点的作用,提高数据传输可靠性.仿真实验结果表明,RCR协议能获得比LEACH协议和HEED协议等主要聚簇协议更长的生存时间、更高的能量利用率和更高的数据传输可靠性.

基于混合CS的WSN六边形格状优化分簇路由算法研究

建立基于混合CS的六边形格状WSN分簇模型,定量分析网络数据传输次数与数据压缩比例和分簇大小的关系,并求解最优网络分簇个数。提出基于混合CS的WSN六边形格状优化分簇路由算法,均衡网络通信开销的同时减少数据传输次数。通过仿真实验验证所提出的优化分簇模型与算法优于传统分簇模型,能有效降低网络数据传输次数。

无线传感器网络分簇路由协议分析

针对无线传感器网络分簇路由协议的特点,对当前一些典型的分簇协议进行了分类及分析,指出了各类协议的优缺点,并从簇负载平衡性、数据融合、簇头产生速度、簇形成速度、簇维护开销、算法健壮性、算法节能性等方面进行了比较,最后总结出未来的研究热点和发展趋势。

无线传感器网络能量均衡的多sink分簇路由算法

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限以及节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于能量均衡的多sink分簇路由算法(EBMCR)。该算法在簇头选择阶段,综合考虑了节点的剩余能量级和节点到sink的距离等因素选择簇头节点;在簇间通信过程,采用多跳传输的方式,综合考虑了路径能量消耗、路径最小剩余能量和节点到sink的跳数等因素,选择节点到多个sink的最优路径。仿真结果表明,该算法能够有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。

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。

WSN中基于分簇路由的多维度数据压缩算法研究

本文在不减少基站获取传感信息量的前提下,以最大程度减少传输数据量为目的,提出一种在分簇路由协议支持下的时间、空间多维度的数据压缩算法.结合基于空间维度的数据压缩方式设计了一种改进的分簇路由.通过实例验证与仿真评测,该数据压缩算法以及配合该算法设计的路由协议可以显著的减少整个无线传感器网络中数据发送量,延长网络的生存周期.

基于分环多跳的无线传感网分簇路由算法

为了提高无线传感网在大区域情形下的能量效率,提出了一种分环多跳分簇路由算法RBMC(ring based multi-hop clustering routing algorithm)。RBMC算法采用分环的方式实现簇头间的多跳通信,通过在不同环内构建大小不同的簇解决传感器网络中存在的"热点"问题,在不同的簇头选举策略下,能够同时满足节点能量同构及异构两种情形。仿真结果表明,在大区域环境下,分环多跳分簇路由算法能在很大程度上均衡节点能量消耗,延长网络的生命周期。