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。

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。

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。

基于节点位置动态变化的无线传感网络路由协议

将低功耗自适应集簇分层(Low energy adaptive clustering hierarchy,LEACH)协议运用到传感器节点位置随机动态变化的无线传感器网络中,分析了该协议的优缺点,并提出了改进后的A_LEACH协议。该协议将节点与基站距离、节点剩余能量作为考虑因素来建立路由协议,动态地确定簇首节点的数目和分布。仿真试验表明:A_LEACH协议降低了节点的死亡率,增加了采集信息的可靠性,能有效延长网络的寿命。

基于LEACH协议的簇头辅助路由算法

为了平衡无线传感器网络的负载,延长网络生存时间,针对大规模无线传感器网络场景,对低能量自适应分簇分层协议进行改进,提出一种簇头辅助路由算法。新算法采用控制信息与数据信息分离的思想,由簇头实现控制信息处理的功能,由簇内聚合节点和簇间转发节点实现数据的融合、转发功能。仿真结果显示,在大规模无线传感器网络场景下,该算法比低能量自适应分簇分层协议的网络寿命和数据接收总量均有明显提高。

基于控制簇头能量的改进分簇路由算法

针对LEACH协议中簇头节点能量消耗相对过快,导致部分节点加快死亡、网络能量利用率降低的缺陷,提出一种改进的方法。通过计算理想簇半径,限制簇头的发射功率,从而减少簇头能量的消耗。仿真结果表明,改进后的方法能均衡节点的能耗,有效地延长了整个网络的生存期。

基于LEACH协议的能耗均衡路由算法

分析经典的无线传感器网络LEACH协议,针对如何延长其网络生命周期的问题,提出一种改进的LEACH算法。当簇头剩余能量的最小值小于某个阈值时,进行全网簇头选举,设计基于节点相对密度的成簇算法,即采用合理阈值选取簇头。反之进行簇内选举,依据剩余能量、距簇内质心的距离、节点覆盖度等约束条件来选择新的簇内簇头。实验结果表明,改进的LEACH算法能有效降低和均衡各个节点的能耗,推迟第1个死亡节点出现的时间,延长网络的生命周期。

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。

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。

基于LEACH协议的水产养殖参数智能监控系统

提出了基于LEACH(Low energy adaptive clustering hierarchy)协议的水产养殖溶解氧参数低功耗无线测量网络和溶解氧浓度的智能变频控制技术。无线传感网络中簇首对测量节点的数据先进行融合,然后发送到基站。针对水体溶解氧参数变化缓慢的特点,规定在每一帧内变化小于0.1 mg/L时,不再向簇首发送数据。簇首调整各节点在该帧内数据发送时隙,延长簇首和节点的休眠时间,降低了功耗。PLC根据溶解氧参数的变化一方面通过变频器控制叶轮增氧机,在白天水体溶解氧质量浓度大于5.0 mg/L时,叶轮增氧机低速'耕水',充分利用自然界的风能、光能和藻类的光合作用改善水质;另一方面当溶解氧质量浓度低于5.0 mg/L下限时,采用模糊变频控制迅速缩小误差,在接近控制目标后,变频器输出稳定。通过试验验证,相对于人工粗略控制,节约电能42.3%以上,产量提高11.8%,综合经济收益提高41.3%。

基于LEACH协议的无线传感网能效分簇算法

针对基于LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hieravchy Protocol)协议中簇头随机选取造成网络能耗过快的问题,提出了LEACH-E(LEACH based on Energy)算法。该算法在簇头选取时引入了节点的剩余能量以及网络的平均能量,使剩余能量比网络平均能量高的节点优先充当簇头;在普通节点的入簇包内携带节点能量信息。通过簇头计算簇平均能量,并转发给BS(Base Station)以计算获取网络平均能量;BS可充当簇头降低网络能耗速度。实验验证结果显示,该算法提高了网络的寿命、吞吐量,能量效率也有一定的优势。

能量有效的扇区划分LEACH改进算法

针对无线传感器网络生存期和能量有效性问题,提出了一种基于多跳传输和节点ID扇形分布的低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)改进算法MHS-LEACH.该算法根据节点的剩余能量调整簇头,并按虚拟扇区分配簇头节点ID,使得某簇头节点在同一扇区内寻找其父节点,经过多次迭代与基站建立树形链路,实现了簇头节点与基站间的多跳通信.仿真结果表明,与LEACH算法和ID-LEACH算法相比,MHS-LEACH算法不仅有效地延长了无线传感器网络生存时间,而且使整个网络的能量消耗更加均衡.

基于HEB无线传感器网络分簇路由算法的研究

针对低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)存在网络节点能耗不均、簇头节点数据传输不合理等问题,在基于对LEACH算法优化的思想上,提出了一种异构能量均衡路由算法(HEB).该算法通过引入阈值因子、剩余能量因子、节点密度因子和最短数据传输模型,优化了簇头选举机制和簇头节点之间的数据传输,使簇头的选择与建立、数据传输稳定更合理.仿真结果表明:与LEACH、DEEC以及SEP路由算法相比,HEB路由算法使整个网络能耗更加均衡,数据传输稳定、扩大了有效数据的传输量,延长了整个网络的寿命.

粮仓温湿度监测系统中无线传感器网络路由优化的研究

民以食为天,粮食的存储质量关系着国民经济的发展。在粮仓监控系统中考虑到节点能量供应有限,而路由环节决定了节点的通信路径,继而影响着通信的能耗,是无线传感器网络中节能的关键环节。针对这一特征,提出了基于K-means和粒子群对低功耗自适应分层路由协议改善的算法。在预处理阶段,采用K-means并结合最大距离法选出初始簇中心进行聚类;在数据传输阶段,对粒子群算法的适应度函数改进应用于簇头的选取,簇头收集并融合簇内节点的数据信息,最终采取单跳和多跳的方法将信息传给sink节点。仿真效果表明,新的协议能够明显降低数据传输时的能量消耗,延长了整个网络的生命周期。

基于粗糙C-均值聚类的能量均衡LEACH算法

低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议选择的簇头节点存在分布不均匀和能耗不均衡等问题。为此,基于粗糙C-均值聚类提出一种改进的LEACH算法。通过定位技术获取节点的位置坐标,利用粗糙C-均值算法对无线传感器网络节点坐标进行聚类,以保证簇头节点的均匀分布,并使用基于剩余能量的LEACH算法选择簇头节点。计算结果表明,改进算法可使簇头节点在每轮选择时均匀地分布在网络中,同时延长网络的生命周期。

MHST-LEACH—基于LEACH-EE高效聚类路由算法

针对LEACH-EE协议中所有簇首通过一条多跳链向基站传输数据可能产生迂回传输的问题,提出了MHST-LEACH。该算法通过簇首收集数据,然后建立一棵以基站为根,簇首为节点的倒置多跳生成树,最后数据经过融合沿着这棵多跳生成树传送到基站。采用MHST优化了数据传输路径,从而减少了能量消耗,延长了网络的生存周期。通过仿真证明此方法行之有效。

LEACH协议分簇算法的改进及效能研究

分析传统的LEACH协议,针对其不足,研究了三种比较典型的簇头选举算法,分别基于空间位置、剩余能量和信任节点对LEACH协议进行了改进,一定程度上解决了LEACH协议存在的簇头分布不均匀、网络能量不均衡及网络安全保障不可靠等问题。

水产养殖参数无线测量网络的长生命周期研究

在水产养殖参数的无线测控网络中,测量节点能耗不均匀,个别节点由于能耗大过早失效,降低了网络的有效生命周期。该文对采用平面路由协议和低能量自适应分群分层路由协议(LEACH)的测控网络进行对比试验,发现采用LEACH协议网络的有效生命周期延长19%以上。在LEACH协议的水质参数测量网络中存在2个缺陷:一方面无线测控网络中每个簇的簇首功耗远远大于普通节点,LEACH协议通过等概率随机选择簇首部分改善了节点能耗的均衡性,但水产养殖参数监控中每个簇首功耗不同,为此在LEACH优化协议中依据节点剩余能量的多少选择簇首,使节点的剩余能量更趋均衡;另一方面水产养殖池中距离基站较远的节点容易提前失效,主要是因为监控面积大,簇首节点与基站采用单跳通信,远距离节点被选为簇首后向基站发送数据通信距离远,路径损耗采用多路径衰落信道模型,衰减指数为4。在优化协议中,对远距离簇首与基站通信采用双跳通信,使路径损耗采用自由空间信道模型,衰减指数为2。试验表明,无线传感网络有效生命周期延长了8%,各节点失效时间更趋接近。

WSN中一种基于LEACH的协同通信算法的研究

近年来,协同通信在无线传感器网络中取得了很大的应用,重点分析和研究了一种基于低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)的协同通信算法;在该算法中,通过选择合适的协同节点来发送数据可以有效的减少簇头节点的能量消耗,并且与多跳传输相比,又节省了路由更新耗费的能量,实验仿真证明基于LEACH的协同算法(LEACH-COOP)在能量消耗上与LEACH和基于LEACH的簇头多跳算法(LEACH-MH)相比表现出了更优的性能。