能耗均衡与节能的自适应水下路由协议

针对水下传感器网络中节点能耗不均衡和能量有限的问题,提出一种能耗均衡与节能的自适应水下路由协议ECBES(energy consumption balanced and energy saving adaptive underwater routing protocol)。构建双区非均匀分层拓扑。基于能耗均衡因子,利用拓扑和节点剩余能量计算节点转发优先级,实现自适应转发节点选择,均衡网络能耗。与此同时,通过候选转发区域各分区域中节点参与转发数据包的比例确定次优候选转发区域,将次优候选转发区域作为初始策略,利用策略迭代思想确定最优候选转发区域,保证投递率的同时减少不同网络规模中重复数据包的转发,降低网络的整体能耗。仿真结果表明,ECBES相比VBF、ES-VBF和ALRP,在不同节点数量下,节点死亡率均最低,在保证数据包投递率的同时,能耗最少。

考虑用户舒适度和能耗均衡的分布式电采暖能量调节优化算法

为了实现分布式电采暖系统运行的经济性和舒适性,克服分布式电采暖能量调节优化算法收敛性差的问题,提出考虑用户舒适度和能耗均衡的分布式电采暖能量调节优化算法。根据人体自身热平衡条件和环境状态建立用户舒适度模型,结合采暖用户的行为特性确定采暖用户的偏好因子,在此基础上,基于能耗均衡目标建立分布式电采暖能量调节优化目标函数,以用户舒适度和能耗均衡为目标对目标函数求解,得到的最优解即为能量调节最优方案。实验结果表明,提出的考虑用户舒适度和能耗均衡的调节优化算法线性误差小、收敛速度快,能够促进用户使用电采暖系统的积极性。

基于MR的5G网络能耗均衡方法研究

当前5G基站能耗是4G基站的3~5倍,运营成本显著上升,如何在保持基站性能的前提下降低基站功耗,已成为研究热点。对此,提出了一种基于测量报告(Measurement Report,MR)的5G网络能耗均衡方法,根据无线电波传播相关理论,深入挖掘MR特征数据,构建能耗均衡模型,利用MR数据挖掘特征参数,判定服务小区上下行覆盖均衡情况以及边缘区域内相邻小区覆盖情况,输出小区级能耗均衡方案,从而使5G网络的功率保持在一个较低功耗的均衡状态。该方法能够在保证正常网络通信前提下,有效降低网络平均输出功率,降低运营成本。

无线传感器网络LEACH协议能耗均衡改进

LEACH(lowenergy adaptive clustering hierarchy)路由协议是无线传感器网络中被广泛应用的分层协议,但它存在簇头选择不合理和节点能耗不均衡的缺点。通过对LEACH协议节点能耗建模和分析,提出了一种均衡节点能耗的改进协议LEACH-B。最后用NS2对改进后的协议进行仿真,仿真结果表明,改进后的协议能均衡节点的能耗,有效地延长了整个网络的生存期。

能耗均衡的无线传感器网络无标度容错拓扑模型

网络生命期是衡量无线传感器网络性能的重要指标,无标度拓扑对节点随机失效的强容错性在一定程度上能够延长网络生命期,但是其拓扑结构的不均匀会造成网络能耗的不均衡.为此,针对无标度拓扑能耗不均衡导致网络生命期缩短的问题,该文考虑节点剩余能量和节点间距离,建立能耗模型,根据此模型评估网络的生命期,分析节点能量和节点间距离对网络生命期的影响,得出网络生命期与节点能量正相关,与节点间距离负相关的关系.将此关系应用于无标度拓扑演化规则的择优连接机制中,提出一种能够均衡网络能耗的无线传感器网络容错拓扑动态演化模型.在建模过程中,将节点剩余能量与节点间距离的比值作为适应度函数,并考虑网络拓扑变化时存在的链路增减的动态行为,利用平均场理论分析此演化模型节点度分布的幂率特性,最终得到一个具有无标度特性的容错拓扑.在MATLAB仿真平台下,分析由所提演化模型形成拓扑的度分布形式,验证出该拓扑的度分布服从幂率特性.同时,将此模型与其他经典模型进行网络性能对比分析,验证出该模型不仅能够均衡节点和网络的能量消耗,延长网络的生命期,还能够增强网络的容错和容侵能力.

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。

无线传感器网络分区能耗均衡的非均匀分簇算法

针对在无线传感器网络中分簇算法采用多跳通信方式时,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成“热区”的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法（CEB-UC）.其核心思想是：将传感器网络合理分区,使得在靠近汇聚节点分区内的簇数量较多,各簇内传感器节点数较少;在远离汇聚节点分区内的簇数量较少,各簇内的传感器节点数较多,从而保证承担数据中继转发任务的簇头节点能减少自身的簇内通信开销,节约的能量可供簇间数据转发使用;任意分区的簇头节点在选择下一跳中继节点时可综合考虑候选节点的位置及剩余能量.实验以HEED、LEACH、PEGASIS、EAR-ACM等协议为参照,结果表明,当节点使用不同的数据融合策略时,CEB-UC算法能有效平衡网络节点能耗,延长网络部署半径,降低17%～41%的簇头节点能耗,提高24%～53%的网络寿命.

无线传感器网络能耗均衡路由模型及算法

在综合考虑传感器网络中节点链路接入、数据包传输能耗及节点剩余能量的基础上,提出了一种自适应能耗均衡路由策略,并给出了相应的数学最优化模型及求解算法.优化的目标是均衡网络能耗,进而最大化网络寿命.首先采用跨层分析的方法设计了符合传感器节点计算能力的分布式动态路由树生成算法及各节点的路由选择策略函数;然后通过构造一个双层规划模型使传感器网络的整体能耗趋向均衡,尽可能地延长网络寿命.一个数值例子说明,提出的路由选择策略、双层规划模型及求解算法是可行且有效的.

PSO优化的能耗均衡WSNs路由算法

无线传感器网络(WSNs)节点能量和计算能力有限,所以WSNs路由设计的重要目标是降低节点能源损耗。提出PSO优化的能耗均衡WSNs路由算法,用路径探测包收集链路状态信息,将路由优化计算在Sink节点处进行,用PSO进行路由优化,减少了节点负担。算法对PSO的运算规则结合路由问题进行了重新定义,在设计适用度函数时,考虑了节点的剩余能量,以达到能耗均衡。当网络有Qo S需求时,只需在路由探测包和适应度函数上加入相应参数即可,易于扩展。最后用仿真对算法的优越性进行了验证。

能耗均衡的自供能无线传感器网络分簇路由算法

当前的采能技术已经能够让传感器节点自动从环境中获得适量的能量补给,针对现有自供能无线传感器网络分簇路由算法中未考虑位于不同地理区域的节点所获补给能量大小的不同,而导致能量补给少区域的簇头数过少、簇规模过大,全网能耗不均衡等问题,提出了一种能耗均衡的自供能无线传感器网络分簇路由算法-EBCS(Energy Balanced Clustering with Self-Energized),该算法结合实际能量补给场景对簇头选举机制进行了改进,并采用了一种自适应式簇间通信机制,充分保存与利用补给能量。理论和仿真实验表明:EBCS算法能够较好维持预设的簇头比例,在网络平均剩余能量、当前可用节点数量等性能方面优于另外两种现有算法。

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。

一种能耗均衡的无线传感器网络分簇算法

以无线传感器网络中的LEACH和HEED分簇算法为背景,提出一种基于能耗均衡的自适应网络分簇算法EBACA。算法的主要特点是传感器节点根据自身状态信息自主竞争簇头,簇头选择标准考虑了随机概率与节点剩余能量结合,并引入了节点能量预测和能量阈值;为均衡各个节点的能耗,通过重新规划时间片来调节节点的工作频率;为减少簇头的能量开销,簇头之间通过多跳方式将各个簇内收集到的数据发送给特定簇首节点,并由此簇首节点将整个网络收集的数据发送给基站。设计的目标是均衡网络能耗,进而最大化网络寿命。分析和仿真结果表明,相对于几种重要的分簇算法,如LEACH和HEED,EBACA在平衡节点能量消耗和延长网络寿命方面具有更优越的性能。

基于分区的能耗均衡路由协议

为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议。该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应"。仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量。

能耗均衡的煤矿井下巷道WSN跨层路由协议

为了适应煤矿井下巷道窄长的空间结构和复杂的环境,提高网络的稳定性和传输效率,提出一种能耗均衡跨层WSN路由传输协议(EBUCR)。分析数据传输不对称造成的网络能量空洞现象,提出基于有效密度函数ρ(x)的非均匀分簇算法,并在此基础上结合跨层设计思想,将下一跳路由节点的链路可用带宽和节点负载容量作为选取路由节点的重要因素。仿真实验表明,与LEACH,HEED和EEUC三种算法比较,EBUCR满足非均匀分簇策略,有效的优化了网络的能量消耗,延长了网络的生命期,提高了网络吞吐量和传输率,更适用于井下巷道内大规模部署的节传感器节点数据传输控制。

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。

基于多态蚁群算法的WSN能耗均衡路由协议

针对无线传感器网络(WSN)的能耗均衡问题,提出一种基于多态蚁群算法的路由协议,采用周期传输和数据融合的方式,将无线传感器节点的剩余能量信息融合到信息素的形成中。仿真实验表明,与Leach协议相比,采用该协议有82%的节点生命周期更长,在相同时间内网络可多传输48%的数据包。在实验室使用31个节点部署无线传感器网络,将路由协议应用于网络。实验结果验证了该协议的有效性。

基于K-means聚类的WSN能耗均衡路由算法

针对无线传感器网络的能耗问题,提出了一种基于K-means聚类的能耗均衡路由算法(KBECRA)。该算法将K-means聚类算法用到分簇中,既避免了频繁组簇消耗能量,又避免了簇头集中分布在某一区域的缺点。在簇内根据不同的适应值选择负责簇内数据收集和融合的主簇头,以及负责簇间传输数据的副簇头,较好地平衡了网络的能量负载。仿真实验结果表明:与LEACH算法相比,该算法使能耗更加均衡,提高了能量的利用率,能有效延长网络的生存周期。

无线传感器网络能耗均衡LEACH路由算法

针对经典LEACH路由协议选取簇头节点数量的随机性和分布不均匀性,提出了一种改进型的LEACH算法。通过考虑簇内节点的主要能量消耗以及引入节点剩余能量、节点消耗能量速度、网络平均剩余能量和网络平均消耗能量速度四个参数,以便合理地选择簇头数目和簇头节点,从而有效地降低能量消耗,延长网络生命周期。仿真结果表明,改进后的算法在一定程度上实现了簇头节点的能耗均衡,网络能耗降低了14.7%,网络生命周期延长了17.3%。

基于LEACH协议的能耗均衡路由算法

分析LEACH协议,指出其在簇头选择、簇头与基站通信方面存在的不足。针对上述问题,以均衡能耗和节省能量为出发点,结合LEACH-C的特点及Dijkstra算法对LEACH协议进行改进,提出LEACH-EB协议。仿真结果表明,LEACH-EB协议能有效节省能量,均衡能量消耗,延长网络生命周期。

无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略

针对无线传感器网络中分簇算法采用多跳通信方式时,靠近汇聚节点的簇首节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且易失效,从而造成网络分割,形成"热区"问题,提出了一种无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略。该算法将传感器网络合理分区,通过动态调整分区通信半径选择能耗均衡的簇结构。仿真实验表明该算法可以把能量均衡地分摊到网络的各个节点,并具有较高的能耗效率,延长了网络寿命,减缓了网络的"热区"问题,性能优于HEED算法。