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.

一种基于能量和密度的低功耗自适应集簇分层协议的优化

根据经典的低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议,提出了一种新型的簇首节点选择机制,通过加权思想综合考虑了节点的剩余能量和密度参数来优化簇首节点的选择,权衡簇首节点负载均衡和网络生存时间之间的关系,以得到较为理想的加权因子.仿真结果表明:在仿真区域面积为100 m×100 m、节点数目为100的条件下,相比于LEACH算法,该算法将第一个节点的死亡时间延长了19.6%,并且500轮后,网络中的剩余节点数是LEACH算法的5倍多,改善了节点能耗,有效提高了整个网络的生命周期.

改进粒子群算法优化低功耗自适应集簇分层的路由算法

针对LEA低C功H算法的簇头分布不合理、网络能耗不均的问题,在耗自适应集簇分层路由算法。首先将分割线的选择LE问A题CH转协议的基础上,提出了一种改进粒子群算法优化化成带约束的非线性优化问题,然后利用粒子群算法求解,并针对粒子群算法的不足进行相应的改进,最后采用仿真实验测试算法的性能。仿真结果表明,相对于其它改进LEACH路由算法,本文算法有效提高了网络的能量利用率,能够实现节点之间的能耗均衡,使无线传感器的网络生存时间得到延长。

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。

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。

低功耗自适应无线传感网络路由设计

无线传感网络在工业监控上应用广泛,其节点数量庞大,但单个节点的资源极其有限。本文提出了一个低功耗自适应的无线传感网络路由协议模型,该模型的主要设计目标是有效地节约能源,延长生命周期。采用集中式和分布式相结合的方式形成簇类,并能够在节点能源不足的情况下,动态调整路由,适应网络拓扑结构的变化。文中最后采用仿真工具ns2对设计的路由协议进行了仿真测试,验证了设计思想的正确性和可行性。

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%。

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。

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。

基于能量和均衡分簇的WSN自适应拓扑控制

无线传感器网络中基于分簇的拓扑控制方法容易将低能量节点误选为簇头而加速死亡,且在成簇过程中未考虑簇成员数量,会导致簇头负载过重。为此,提出一种基于能量和均衡分簇的自适应拓扑控制方法。在选择簇头时考虑节点的剩余能量,采用均衡化思想自适应构建簇成员。仿真实验结果表明,该方法能有效降低节点死亡速率,延长网络寿命,提高网络的服务性能。

无线传感网络节点低功耗算法改进

LEACH路由协议是无线传感器网络中比较有代表性的一种分层路由协议,但是它存在着簇首选取随机性,节点能量消耗不均的缺点。现分析LEACH的建模和结合已有的路由算法,提出了一种改进的路由算法,在首次分簇成功后,要保持簇群的稳定。簇群稳定后,再在各个簇内据能量的强弱反复选择簇首。这样节省了反复成簇所耗的能量,简化了反复成簇的过程。最后用NS2软件仿真,仿真结果表明改进后的算法能有效地平衡节点的能耗,延长了整个网络的生存期。

基于间歇式的簇首选择的WSNs分层路由

为了降低无线传感网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)中分簇路由的能耗,提出基于间歇式的簇头选择的能量感知的分簇路由(Intermittent Cluster Head Selection-based energy-aware clustering protocol, ICHS-CP)。ICHS-CP引用集中式分簇路由思想,它仅在每个轮群(Group of Rounds, GOR)的开始选择簇头,而不是传统集中协议每轮选择簇头,降低了重复CHs选择过程的能量成本。同时,基站保证了轮群的固定的簇头数,并基于六边形网络拓扑均衡簇头分布。仿真结果表明,提出的ICHS-CP协议提高了能量效率,延长了第一个失效节点的发生时间。

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。

面向WSN的高精度预测算法和分簇路由研究

无线传感器网络(WSNs)中的节点通常由电池供电,能量是限制网络性能的重要因素。尽管部分节能路由和低功耗协议的提出在一定程度上缓解了此问题,但是无法从根源上解决。太阳能是一种可再生清洁能源,是解决网络能量受限问题的有效途径,但由于能源具有不稳定性,因此针对此类能量收集无线传感器网络(EH-WSN)进行充能预测和路由规划的研究具有重要意义,它是EH-WSN中低功耗技术的重要研究内容。针对充能预测,本文提出一种基于分类和递归的高精度预测算法k-LSTM,以实现更高效的能源管理,为WSN的路由规划提供有力支撑。此外,针对分簇路由中簇首节点选择不合理导致节点耗能加剧,网络性能不佳的问题,本文改进簇首适应度函数提出了一种基于粒子群的分簇算法,并对簇间路由下一跳的选择提出新的代价函数,进一步优化网络能源消耗。实验证明了所提方案对网络性能的提升优势,延长了网络寿命,并提高了网络吞吐量。

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。

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。