无线传感器网络低功耗自适应分簇协议

低功耗自适应分簇(LEACH)协议随机循环地选择群首节点将网络能耗平均分配到每个传感器节点中,但并没有考虑每个节点的剩余能量。为了避免能量较少节点因为当选为群首较快消耗能量而过早死亡,提出了一种LEACH-New节能算法,根据能量概率选取剩余能量较多的节点作为群首并确定最佳群首个数,群首收集数据并融合后采用单跳和多跳相结合的方式将数据转发给基站。这样解决了LEACH协议能量较少节点当选为群首和群首负载过重的问题,从而延长网络生存时间。仿真结果表明,改进后算法有效地减少了网络能量消耗,保证了网络负载的平衡。

一种低功耗自适应集簇分层型协议的优化

经典分簇路由协议LEACH存在簇首随机选举、簇头过于密集等问题,提出LEACH-P算法对这些问题进行优化.优化后的算法不仅把节点剩余能量作为簇头选举的考量标准,而且节点在晋升为簇头时还对簇头之间的距离进行约束,避免造成簇头节点过于密集的问题.此外,接近sink节点的普通节点直接把数据传输到sink节点.通过仿真结果可以看出,优化后算法的网络生命有明显提高,数据传输能力也得到较好的改善.

低功耗自适应集簇分层型路由算法的研究

针对低功耗自适应集簇分层型路由协议LEACH簇头节点随机选举、最优簇头数目是粗略估计值、节点分布不均匀三方面不足,本课题引入压缩比,在簇头选举时将节点剩余能量作为选举的关键条件,提出最小化能量损耗最优化簇头数目的改进算法,并从数学的角度进行推理.仿真证明:改进算法均衡了系统能量消耗,延长了网络生存周期,使网络更具健壮性.

无线传感器网络低功耗分簇路由算法研究

在基于层次路由算法的基础上,提出一种低功耗的分簇路由算法,采用非均匀分簇的网络结构,有效均衡了近基站簇首节点的能量消耗。固定分簇后优先选择剩余能量较多的节点作为新簇首,并采用簇间转发的方式将数据发送到基站。仿真实验表明,改进算法能有效地延长网络的生命周期。

低能耗无线传感器网络路由协议研究

针对LEACH协议生成非均匀的簇造成能量损耗的问题,以降低能量损耗为研究目的,结合PEGASIS协议的特点,从选择簇首节点、形成簇、簇间路由等方面对LEACH协议进行了改进。经过理论分析和仿真实验,对该协议的性能进行测试,并使用对比的方法,与LEACH协议进行比较。仿真实验结果表明,该路由协议的设计使各节点较均衡地消耗能量,节点生存时间更长,延长了整个无线传感器网络的生命周期。

低能耗的无线传感网络分层聚类与节点管理机制

为降低无线传感器网络的能耗,提出一种分层聚类与节点管理机制。依据距离汇聚节点的远近以及节点数量的多少对网络进行分层,使各分层中传感器节点数量基本一致;改进LEACH协议的门限函数,在各网络分层独立建立节点簇;依据分层网络中簇头节点的位置和节点的剩余能量,选择每个分层的中心节点;在此基础上,由分层中心节点管理各分层节点,强制能量较低的节点休眠,管理簇头节点的更新;采用LEACH协议进行数据传输。实验结果表明,该机制有效降低了网络能耗,延长了网络生存时间。

面向煤矿井下WSN低功耗双向时间同步算法研究与实现

针对传统时间同步算法通过交换较多数据包来获取同步精度而导致能耗过大的现象,结合煤矿井下网络结构的特殊性,在分析双向成对同步机制和单向广播同步机制基础上,利用广播传输特性将2种机制有效结合起来,提出一种基于簇状结构的主被动式低功耗双向时间同步算法。实验表明,基于簇状结构的主被动式同步方式可有效解决传统双向报文交互频繁的问题,在误差允许范围内达到减少消息开销和平衡整个网络能量损耗的目的。

一种通过剩余能量过滤进行簇头选举的低能耗无线路由算法

基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络的自组织路由算法。该算法在原LEACH协议的簇头产生环节做了较大改进,在簇头产生过程中,将当前节点剩余能量与全无线传感器网络节点平均剩余能量进行比较,防止剩余能量小于全网平均剩余能量的节点当选簇头,进一步优化了全网络节点能量消耗的均衡性,有效推迟了节点的死亡时间。通过在簇头选举阶段使用有目的性的筛选取代LEACH的随机选取,实现降低无线传感器网络能耗、延长网络生命周期的目的。通过MATLAB仿真软件进行试验测试,结果表明,改进的算法可以提高无线网络的生命周期,均衡无线网络能量消耗,增加网络吞吐量,有效延迟无线网络节点的死亡时间。

MIMO-OFDM系统中低功耗FFT/IFFT处理器设计

针对IEEE 802.11ac多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统,设计一种支持8组128点数据并行处理的低功耗FFT/IFFT处理器,利用RAM实现对输入和输出数据的顺序调整,使得处理器可以与MIMO-OFDM系统中其他模块直接进行数据通信。该处理器通过Verilog语言实现,采用TSMC 65 nm工艺库进行逻辑综合,结果表明其在0.9 V,125℃的工艺库最差工作条件下可达到100 MHz工作频率,与利用寄存器延时单元实现输入和输出数据顺序调整的FFT/IFFT处理器相比,总的门数减少了32.98%,功耗降低了79.4%。

基于节点剩余能量和位置的无线传感网络分簇方法

针对分簇方法存在未考虑节点剩余能量、能耗效率低、网络生命周期短、造成节点过早死亡的问题,提出一种基于节点剩余能量和位置的无线传感网络分簇方法(RELCHP),该方法首先采用低功耗低时延协议分簇(LEACH),经稳定阶段后,再进行分簇;再分簇中,建立了节点剩余能量和位置阈值模型,根据该模型选取簇头,确定簇头节点后,广播消息给整个网络,非簇头节点按照接收到的各个簇头的广播消息信号的强弱,请求加入离自己最近的簇头;分簇结束,经稳定阶段后再按照该模型重新进行分簇,直至全部节点能量耗尽。通过OPNET仿真平台进行仿真实验,结果表明:与LEACH、LEACH-F分簇方法相比,该分簇方法的能耗效率比LEACH方法提高了19.4%,比LEACH-F方法提高了8.3%;网络生命周期比LEACH方法提高了29.6%,比LEACH-F方法提高了9.5%。

一种适用于多基站环境的WSN分簇路由协议

在多基站部署于网络外部的环境下,网络边缘的节点与基站通信所需的能耗相比其他节点更少,但它们与大部分节点距离较远,不适合当簇头。传统LEACH算法每轮簇头数量不等且分布不合理。针对上述问题提出一种适用于多基站环境带有中转节点的分簇路由协议,在优先选靠近簇内质心且能量较高的节点作为簇头的同时,利用靠近基站的普通节点做中转,以此减轻簇头的能耗负担,同时改进了分布式的簇头选举方法来保证每轮的簇头数相同,进一步减少不必要的能耗。经仿真测试,该方法能让节点能耗更加均衡,并有效延长网络的使用寿命。

基于地理位置的WSN低功耗路由算法研究

针对无线传感器网络传统分层路由协议在数据通信方面、簇头更换方面的不足,构思了一种基于地理位置的WSN低功耗路由算法。算法首先分簇,然后计算每个簇的质心,让簇中靠近质心的节点担任簇头节点,负责对簇内节点接收到的数据进行收集,并对接收到的数据进行融合操作,而簇中非簇头节点负责传输处理后的数据。同时,在更换簇头的问题上,让簇头节点的能量低于一定比例时再更换簇头,减少在成簇阶段的能量浪费。仿真结果表明,上述算法能够均衡节点的能耗,优化节点间的数据传输距离,进而减少节点的数据传输能耗,延长网络生命周期。

基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议

针对大规模无线传感器网络(WSN)中由于簇首节点分布不合理而导致节点消耗能量过快的问题,设计了一种基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议(HRPNC)。HRPNC结合低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)中的分簇思想,并在分层的基础上对能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议(DEBUC)中竞争半径的算法进行改进,即通过分层机制及竞争机制选取簇首,使簇首节点分布更加合理,有效均衡节点的能量消耗。在Matlab上进行的仿真实验中,HRPNC在生存周期上较LEACH协议与DEBUC协议分别提高了约500轮、300轮;HRPNC的节点平均剩余能量高于LEACH协议与DEBUC协议,节点能量的消耗在生存周期间基本保持较低且平稳的能量消耗;HRPNC较LEACH协议与DEBUC协议在数据包传输总量上分别提高了约300%、130%;在不同仿真环境下,HRPNC的丢包率均比LEACH协议和DEBUC协议低。实验结果表明,HRPNC不仅能有效延长网络的生存周期,提高数据的传输数量与网络的稳定性,并且能有效降低数据传输的丢包率。

基于自组织神经网络的分簇成链协议

针对无线传感器网络的能量损耗问题,提出一种基于自组织神经网络的分簇成链路由协议RBCSC。该协议借鉴经典低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议的算法,采用自组织神经网络进行分簇,并运用贪婪算法成链。仿真实验结果表明,与LEACH协议相比,RBCSC协议可减少网络节点能耗,延长网络生存周期。

一种新的基于动态最优簇数目的WSN分簇协议

针对低功耗自适应分簇(LEACH)协议不足,提出一种新的分簇协议,称为动态最优簇数目(DONC)分簇协议。在分簇阶段,它能够根据网络中剩余节点个数来确定最优簇数目而不是固定值,并在簇首选择中充分考虑节点能量和地理位置因素;在传输阶段,采用改进的簇首链式转发。仿真表明,协议能保证簇数目始终保持最优状态,并且簇首在网络中均匀分布,有效延长网络的生存期。

无线传感网中分簇分层k-medoids协议研究

研究了大规模高密度节点部署的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks),提出了一种具有可扩展性的分层分簇k-medoids协议.在簇的建立阶段采用改进的k-medoids聚类算法分簇,并将多级分层技术和k-medoids分簇算法融合形成多个层次的分层分簇网,在层0完成全部分簇之后,启动第1层的分簇,并以此类推直到用户指定的层数.仿真实验表明,多层k-medoids分簇算法缩减了网络节点与sink节点之间的通信量,降低了能耗,最终延长了网络生存期.

基于LEACH协议的能量优化方法

针对低功耗自适应聚类协议产生的整体能耗不均及网络生命周期短的问题,提出一种改进的能量优化方法。结合能量模型、节点发送及融合数据的综合能耗计算簇头比例;利用节点剩余能量与节点基站间的距离,优化成簇阶段中簇头选取阈值公式。在普通节点入簇阶段,引入簇规模密度,避免簇规模差距过大,采用就近原则与簇密度规模更新簇头。在数据传输阶段,引入“热区”边界对簇头分类,不同类簇头采用不同的数据传输方式。仿真结果表明,所提方法能均衡网络能耗且延长网络生命周期。

基于遗传算法和蚁群算法的LEACH改进协议

针对无线传感器网络低功耗自适应集簇分层(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)路由协议因能耗不均衡导致节点过早死亡的问题,提出了一种基于遗传算法和蚁群算法改进的LEACH路由协议。在分簇阶段,通过遗传算法选举合理的簇头节点并根据节点的分布划分簇群;在数据传输阶段,通过蚁群算法使簇头节点尽可能选择能量充足且距离较短的路径进行数据传输。仿真结果表明,与传统的分簇路由协议LEACH和LEACH-C相比,改进算法可以使网络的能量消耗更加均衡,并延长网络的生命周期。

适用于地面网络化弹药的混合型分簇MAC协议

为解决地面网络化弹药MAC协议对弹药网络的功耗和传输时延的重大影响.提出了一种适用于地面网络化弹药的混合型分簇MAC协议.结合基于竞争和分配的协议特点,根据传输时间估计和业务量选择不同的接入方式,避免了碰撞和信道浪费;通过时隙复用降低端到端时延;通过无关节点睡眠降低占空比和网络功耗.仿真表明,与传统的基于竞争机制和基于TDMA机制的协议相比,该协议在吞吐量、端到端时延和功耗等方面均具有较好的性能.

WSNs基于非均匀分区成簇的多跳路由协议

针对无线传感器网络中节点能量有限和能量空洞问题,提出了一种基于优化簇半径的非均匀分区成簇多跳路由算法(UZCMR)。在分簇时充分考虑节点的能量和地理位置,通过"逐层分区"的方法将整个网络以Sink为中心划分成若干个区域。每个区域中的节点通过最优簇半径进行分簇,同时使用参数使靠近Sink节点的簇的规模小于远离Sink节点的簇,并采用了最小通信代价的多跳路由。试验表明,与低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议相比,UZCMR形成的簇首分布均匀,有效均衡了节点能量消耗,缓解了能量空洞问题,显著延长了网络生命周期,也扩大了协议的适用规模。