基于能耗均衡的WSN多跳分簇路由算法

提出一种基于能耗均衡的无线传感器网络多跳分簇路由算法。该算法依据能量因子参数和节点能耗比来优选簇首,采用基于复合距离的入簇方式和分簇规模约束机制管理普通节点,并采用基于节点能量和地理位置的簇间多跳通信方式控制数据的稳定传输。仿真结果表明,与LEACH等协议相比,该算法能有效延长网络生存周期,稳定期的持续时间提高41%~146%,进入MND阶段的轮数提高70.6%~239.7%,网络总能耗减少48.1%~62.2%,具有较高的可行性和稳定性。

WSN中SPIN路由协议的改进

无线传感器网络在实时应用中存在节点能量有限、数据传播延时大等问题。为此,提出一种改进的SPIN路由协议。通过比较最小跳数的数目控制数据的传播方向,选择一条到达Sink节点实时性能最优的路径。仿真结果显示,改进协议可以减少传输过程中数据包的数量,降低网络能耗,延长网络生命周期。

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。

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。

一种无线传感器网络能耗模型及有效性分析

提高网络的能量有效性是无线传感器网络设计的关键。针对现有的正方形网络中由于中继次数无法预知,由此带来的不确定性导致相同传输距离下不同传输路径的能耗表达式不同的问题,引入最小跳数技术,采用加权平均算法,建立了坐标系下正方形网络的能耗模型,推导出更为准确的正方形网格的能耗表达式,解决了能耗表达式模糊的问题。仿真分析表明算法较好地估计了网络的中继次数,提高了能耗表达式的精度。

具有高集聚系数的能量均衡加权网络模型

针对现实中许多网络具有大聚类的特点和无线传感器网络具有节点能量有限的问题,提出一种具有高集聚系数的能量均衡的加权无标度网络模型。该模型建立了节点能量与点权之间的关系,在模型演化机制中,新边的建立以概率p进行权重优先连接,以概率1-p在旧节点中进行三角连接。择优概率中能量因子的引入均衡了网络能耗;三角连接增大了网络集聚系数。理论推出网络节点度和点权的幂律分布规律,仿真分析表明,所提出模型具有较高的集聚系数、好的容错性及均衡的网络能耗,最终实验验证了模型的能耗均衡性。

基于最低能耗路径的分簇路由算法

研究无线网络能耗优化问题,在无线传感器网络中,由于网络生存电池容量有限,为减少系统能耗、延长网络生存时间,提出一种最低能耗路径的无线传感器网络分簇路由算法(MECP)。在分簇阶段节点采用和LEACH相同的选举机制竞选簇首。簇间通讯阶段通过构造簇首和基站的加权图,用改进的加权图的最短路径算法选择每个簇首到基站的最低能耗路径。簇首采用多跳方式与基站通信,减少了每一轮簇首数据传输的能量开销,同时保证了簇首负载均衡。实验结果表明,改进方法是有效的,为网络的生存时间和节点能量均衡等性能的改善提供了依据。

无线传感器网络中能量最优传输半径调整

在无线传感器网络中,为有效节省能量的消耗,一般将多跳路由上的冗余节点设置成休眠状态。针对节点均匀分布的线性网络,在候选路由节点随机确定,且各节点可有不同传输半径的情况下,利用动态规划算法选择合适的活动路由节点及其传输半径,达到总体最优能量消耗。数值结果证实算法的有效性。

无线传感器网络的动态多跳路由协议

基于无线传感器网络节点的能耗管理优化策略,提出以网络层路由协议为研究对象来分析网络能耗均衡策略。为满足无线传感器网络能耗管理的需求,在LEACH,PEGASIS,EHMR等分簇多跳路由协议的基础上,提出了能耗均衡的动态多跳路由协议。研究证明:该协议在不同簇头数平均能耗、节点存活数、汇聚节点接收数据量、全网能耗上都要优于其他协议,在节约能耗和均衡全网能耗方面的效果显著,能有效地节约了节点能耗。仿真结果也表明:能量平衡的动态多跳路由协议能量消耗低于其他群集节点的路由协议,网络的能耗平衡更优越。

采用改进算法对无线网络节能优化仿真研究

研究无线传感器网络(WSNs)节能问题。传统分簇路由算法LEACH在均衡节点能耗方面表现不够理想。为提高网络寿命,提出一种能耗均衡的分簇多跳路由算法。在簇头选举阶段,新算法利用能量阀值和节点剩余能量将节点归类进标准区和警告区两个区域,使得位于不同区域的节点以不同的概率当选为本轮簇头节点,从而保护能量相对较低的节点。在数据稳定传输阶段,簇头与基站之间采用单跳与多跳相结合的通信方式,降低了能量开销。Matlab仿真结果表明,相比于LEACH算法,提出的新算法有效地均衡了网络能量消耗,延长了网络生命周期。

大坝廊道无线传感器网络节点布局优化

为满足灌浆过程智能化监控要求,综合考虑无线传感器网络的有效覆盖率以及节点能量均衡消耗,研究了大坝廊道复杂环境无线传感器节点布局方法。通过改进LEACH协议,对廊道内无线传感器节点网络节点分蔟策略和布局方法进行了分析;将影响簇头选举的因素:节点间距离、节点剩余能量和节点到基站的距离作为研究对象,研究了簇头选举策略,提出了基于权值的无线传感器节点布局方法:通过计算各因素所占比重,优化选举公式,选取最合理的簇头节点。结合现场实验对网络剩余节点数、网络能耗以及数据传输能力进行了对比分析,实验证明:在灌浆廊道施工条件下,基于权重和有效网络覆盖率的无线传感器网络节点布局方法适用于灌浆廊道通信。

基于奇偶轮成簇和双簇首的非均匀分簇协议

针对无线传感器网络(WSN)存在"能量热区"和系统鲁棒性较差的问题,提出了一种基于奇偶轮成簇和双簇首的非均匀分簇协议(UCOD)。首先,优化竞争半径函数,使簇首分布更合理;其次,引入主副簇首机制,当主簇头能量低于设定的能量阈值时进入休眠,副簇头同时执行主副簇头功能以提高鲁棒性;然后,采用奇偶轮不同的成簇机制,奇数轮全局节点竞争簇首,偶数轮在奇数轮簇内选择簇首,减少节点入簇选择耗能;最后,将网络分级,节点根据位置、能量、转发次数和周围节点数在下一级选择中继节点。仿真结果表明,UCOD与分布式能量均衡非均匀分簇协议(DEBUC)和基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议(HRPNC)相比,网络生命周期延长了28.4%和13.7%,丢包率在簇首损坏50%的情况下降低了39.1和27.5个百分点。实验结果表明,UCOD能够有效提高能量效率和系统鲁棒性。

能量高效的无线传感器网络分簇路由协议

针对无线传感网中存在的节点能量受限,网络循环利用周期短,吞吐量少等问题,提出了一种能量高效的无线传感器网络分簇算法——KAF(K-means and FAH)。算法初始阶段基于改进的K均值(Kmeans)聚类获得网络分簇;利用模糊层次综合评价(FAHP)方法,根据节点能量、距基站的距离、节点能量效率等因素优化簇首选择;在数据传输阶段,根据传输距离、能量、跳数等因素构建节点多跳路由方式,有效减少了节点在数据传输时的能量消耗。仿真实验表明:相比于LEACH-K,KPSO等其他分簇路由协议,KAF对减少节点能耗,延长网络生命周期,增加网络吞吐量等方面均有明显改进。

无线传感网中基于均方差赋权法的路由协议

针对节点随机分布的无线传感器网络中,节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于均方差赋权法的路由协议(MSDRP)。首先,提出了一种节点邻域划分模型,根据该模型在节点邻域内确定一个参考点,利用参考点建立邻节点距离路由度量,将此度量作为节点的评价指标;然后,将均方差赋权法引入到路由协议中,通过综合考虑节点的剩余能量、节点的距离度量、节点的链路质量和节点的负载,根据指标数据的离散程度对各指标权值进行动态调整;最后,利用目标函数对指标进行加权求和计算,选择目标函数值最大的节点作为下一跳,建立路由路径。在仿真平台OMNeT++和实际环境下进行了实验和测试,与RPL和EB-RPL协议相比,MSDRP协议的网络生命周期分别延长了55.56%和20.69%;节点剩余能量标准差分别降低了51.11%和33.33%;节点丢包率分别降低了75.3%和55.6%;节点平均端到端延迟分别减少了63.5%和42.6%。结果表明:MSDRP协议能够有效延长网络的生命周期,均衡节点能耗。

节能感知的无线传感网接入控制与路由优化策略

为降低能耗,延长输电线路监测网络传感器寿命,提出一种新的媒体接入控制与路由联合优化策略。构建无线传感网通信框架,并基于该框架给出一种自适应的簇内调度策略,旨在减少传感器节点的空闲监听,从而降低节点能耗。给出一种按需路由协议,在确保能量等级和信道质量的同时在簇间进行最佳路由选择,基于簇头剩余能量及其到基站的距离,利用非均匀簇技术平衡节点能量分布,延长网络寿命,并构建能耗和延迟模型进行性能评估。实验结果表明,该方案在节能的同时能够显著降低数据传输时延。

基于加权调和平均的RSSI定位算法在室内感知节点定位中的应用与研究

文章在使用RSSI三维定位算法随机定位盲点的基础上,讨论在类长方体中根据盲点为中心的传感器网络该如何分布布局,使能耗与覆盖率达到最佳状态,从而实现无限传感器网络在实际的应用场景中高效率、低能耗的布置方式。文章首先在空间中随机取4个信标节点,使其可以用RSSI方法随机定位出一个盲点,然后在此盲点的基础上,建立长方体模型,其内部包含4个感知节点,讨论感知节点随机排列组合下的覆盖率与能耗的大小对比。