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%。

基于移动Sink节点剩余能量树路由算法

在深入研究了异步可延伸能效(SEAD)算法和MintRoute算法的基础上,提出了剩余能量树路由算法,该算法将网络中的节点分成能量相近的区域,再利用SEAD算法的思想,在每个能量相近的区域中构建以采样节点为根,传递节点作为枝叶的树状网络结构模型,将树最末端的节点作为代理节点,Sink节点移动时,只需要保持同代理节点的通信,便可以保证Sink节点同整个网络连通。运用该路由算法可以很好地解决无线传感器网络中的因某个节点过早死亡而导致网络路由"瓶颈"问题和节点间的信息泛洪问题。采用剩余能量树路由算法,可以使网络能量得到更均衡合理充分的利用,仿真实验结果表明,该算法可以很好地延长网络寿命。

无线传感网剩余能量监测算法研究

针对现有剩余能量的监测算法对节点进行全局监测,并不具有针对性,使得参与通信的节点数较多,资源浪费,提出了一种改进的剩余能量边界监测方法,此算法通过为节点配备代理节点,采用阈值检测方法,只得到剩余能量值处于用户感兴趣范围内的节点区域边界,相比较全局监测减少了参与通信的节点数。另外,通过多个方向的同时监测,提高了监测的可靠性。实验仿真表明,此算法能够有效得到事件边界,并限制参与通信的节点数,降低了能耗。

一种基于混合自动机模型的节点动态功耗管理机制研究

为了降低传感器节点的能耗,从而延长传感网络的使用寿命,本文将传感器节点的工作状态划分为四种,并设计了一种基于混合自动机的节点工作状态转换模型。为降低事件丢失率,文中定义了温度和相对湿度两种环境变量,该模型根据这两种环境变量是否跳变来决定节点进入何种工作状态;同时该模型考虑了节点的剩余能量,提高了节点能量使用的均衡性。仿真实验结果表明:该方法是有效的。

多级异构无线传感器网络能量优化分簇算法

针对现有异构无线传感器网络分布式分簇结构路由算法的竞选簇头机制并未充分考虑节点位置和剩余能量的影响,提出一种多级异构无线传感器网络能量优化分簇算法.该算法依据节点位置与剩余能量来改进竞选簇头的阈值函数,使得距离基站近且剩余能量高的节点被选举为簇头的机率增大,避免距离基站远的簇头过多而导致簇头死亡过早,从而优化全网能量消耗.理论分析和仿真实验表明新的分簇算法与现有的一些分簇算法相比明显提高了网络生存周期,增加了网络吞吐量.

无线传感网LEACH协议的改进方法

为解决传统LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议网络节点能量消耗高、存活数量少和生存寿命短等问题,提出了一种LEACH-AD改进方案。该算法引入最优簇头比率P值、加入距离因子、剩余能量因子和密度因子等因素更新的阈值公式进行分簇以及簇间的传输。实验结果表明,改进后的LEACH-AD协议在首个死亡节点、10%死亡节点以及全部死亡节点分别比原LEACH协议延长138轮、195轮、628轮。在能量消耗方面比原LEACH协议多持续了631轮,改进后的路由协议减少了网络节点的能量消耗量,从而有效延长了无线网络与传感节点的工作时间,这对无线监测系统的研究与开发意义重大。

基于复杂混合网络的能源互联网拓扑模型

能源互联网作为信息物理融合的超大复杂网络,其拓扑结构是研究能源互联网诸多复杂问题的基础理论架构。在复杂网络理论的基础上,提出了一种更符合能源互联网本质的拓扑模型,模型中每个节点的实际位置是至关重要的,此外,节点能量和节点间距是有紧密联系的。通过理论分析和模拟仿真,发现具有不同节点能量分布的网络模型和不同的节点位置分布的网络模型的相互关系,同时研究节点能量分布和节点位置分布对度分布P(K)和内部拓扑形式的影响,在一定条件下网络具有更高的聚合度和能量传输效率,通过该研究为解决其复杂性问题提供理论基础和实验平台,有助于推动能源行业智能化的发展,对未来能源互联网模型理解、设计、优化、演变都会起到至关重要的作用。

基于能量和距离的非均匀分簇路由算法

为了提高无线传感器网络的能量效率,提出一种非均匀分簇ONCH-LEACH节能算法。算法引入最优簇头数思想,改进簇头选举概率公式。在综合考虑节点能量、距离、覆盖率的基础上,改进簇头选举阈值公式。根据不同场景的需求,动态引入加权因子。数据传输阶段,提出新的数据分发机制,综合考虑数据量和节点与基站间的距离以及节点的剩余能量,根据路由代价函数选出最优中继节点进行多跳数据传输,从而降低能量消耗。仿真实验表明,所提出的算法能够有效节省网络能耗,延长网络生命周期。

等量线模型下的LEACH优化协议

针对LEACH路由协议簇头选取算法中簇头选取随机性的不足,及未考虑节点的剩余能量及位置问题,设计一种基于等量线模型的I_LEACH协议.通过建立等量线模型、及计算最小剩余能量节点和sink节点到备选簇头节点的距离,建立新的簇头选取机制.最后对仿真试验进行性能分析比较,结果表明:该算法在网络生存时间和负载均衡方面较已有算法有较大的提高,并使整个网络的生命周期得以延长,使网络能量均衡分配.

传感网中无标度拓扑模型研究综述

介绍无标度模型的特点;通过经典的无标度网络的构建过程,介绍结合无线传感器网络自身特点建立的传感网无标度演化模型的研究现状;分析和比较不同方法的特点。现有方法虽然可以延长网络的生命周期,但仍然存在一些问题。基于此,总结传感网无标度演化模型在节点度,节点剩余能量、链路增减和节点生命期等方面可能存在的研究热点,提出了无线传感器网络发展的新方向。

考虑阴影衰落的无线网络拓扑离散优化算法

阴影衰落会增加无线网络的丢包率和误码率,导致无线网络出现链路中断的现象。为了提升无线网络的抗干扰性能,提出基于离散变量的无线网络拓扑优化算法。针对阴影衰落问题,在节点逻辑距离的基础上建立路径障碍移除模型,考虑节点剩余能量对无线网络拓扑展开初步优化。将无线网络生命周期和链路开销作为无线网络拓扑优化过程中的离散变量,通过设计周期休眠机制延长网络生命周期,利用链路开销函数调整节点在网络中的剩余能量,实现资源均衡,完成无线网络拓扑优化。仿真结果表明,所提算法的冗余链路数量少、网络干扰小、网络覆盖性强。

海量网络数据传输能耗优化方法

针对传统方法对海量网络数据传输能耗进行优化时存在传输能耗估计不准确、不适合大范围使用的缺陷,提出一种新的海量网络数据传输能耗控制优化方法.通过建立网络数据传输模型,对网络数据节点能耗进行计算.选取合适节点对网络数据进行参数设计,利用分段曲线压缩算法对采集的数据进行压缩传输,结合剩余能量实现海量网络数据传输能耗的优化.结果表明,在不同数据传输距离和数据量条件下,与传统方法相比采用改进算法可以很大程度降低海量数据的传输能耗,改进算法具有的能耗优化效果具有一定的实用性.

多级异构无线传感器网络高能效多跳分簇路由算法

在无线传感器网络中开发一个高效节能的路由算法需要充分利用有限的能量。针对现有异构无线传感器网络分簇路由算法未考虑节点距离基站的位置,以及在路由传输方面多是采用单跳路由机制,从而造成能量空洞等问题。文中将提出一种多级异构无线传感器网络高能效多跳分簇路由算法,该算法将节点位置与剩余能量作为考虑因素来选举簇头,增加距离基站近且剩余能量高的节点被选举为簇头的机率,同时采用多跳与单跳相结合的自适应路由通信机制,均衡全网能耗、提高全网能效。理论和仿真实验结果表明该算法在存活节点和网络吞吐量等性能方面优于现有算法。

能耗均衡的非均匀分簇多跳路由协议

针对无线传感器网络能耗不均衡的问题,提出一种非均匀分簇多跳路由协议ECBUC(Energy Consumption Balanced Unequal Clustering)。在簇首预选阶段引入能量因子,使高能量节点参选的可能性增大;分簇阶段通过竞争算法将网络划分为面积不均等的簇,从而改善无线传感器网络的"热区"问题;在簇间路通过形成阶段给出综合考虑中间节点的相对位置和剩余能量的评价指标,协调了簇间通信的代价和网络的能量分布。经过仿真实验,ECBUC协议可有效地均衡网络能耗,与EEUC(Energy Efficient Uneven Clustering)协议相比,使网络的生命周期平均延长了22.29%,提升了网络性能。

基于博弈论的无线传感器网络簇间路由选择算法

针对无线传感器网络(WSN)中,网络覆盖范围大,但传感器节点通信范围有限,长距离传输容易造成数据丢失的问题,提出了一种基于博弈论的无线传感器网络簇间路由算法,通过建立以网络服务质量(QoS)和节点剩余能量为效用函数的博弈模型,并求解其纳什均衡来解决以上问题。仿真结果表明:所提出的博弈模型在优化网络服务质量、降低节点能耗的同时,延长了整个网络的生存时间。