无线传感器网络启发式分簇拓扑控制方法

传统启发式分簇拓扑控制方法通信开销大、负载均衡性差,忽略剩余节点能量,导致拓扑结构连通性和骨干网健壮性差,无线传感网络生命周期短。为此,提出一种新的无线传感器网络启发式分簇拓扑控制方法。给出无线传感网络模型。利用粒子完成分簇,对簇内负载与簇间负载进行分析,保证负载均衡性。引入一种描述节点间能耗及鲁棒性的行向量,以全面分析骨干节点通信开销与剩余能量对簇头挑选的影响。将最小生成树作为网络的基础结构,引入表示网络连接状态的列向量,以描述网络通信开销情况,获取目标函数。通过粒子群法求最优解,实现簇头选择。通过簇头组成骨干网,实现无线传感器网络拓扑控制。实验结果表明,所提方法能够保证拓扑结构的连通性与骨干网健壮性,延长网络生命周期。     

一种无线传感器网络异构分簇模型的簇头调度方案

将无线传感器网络划分成簇会有效利用系统资源,近来提出的基于异构分簇模型的无线传感器网络,是指网络中存在多种不同能力的节点,能力强的节点自动成为簇头,这种网络避免了复杂的簇头选举过程并有效降低了普通节点的硬件复杂性和成本.但是,固定簇头的方法会削弱系统的负载均衡以及健壮性.为了解决这个问题,提出了一种基于自适应退避策略的簇头调度方案,该方案通过适当增加冗余度实现传感节点的k覆盖,增强了网络的健壮性.同时,依赖于地理信息和剩余电池能量信息,簇头节点通过自主周期性睡眠来保证系统负载的均衡分配,延长网络生存期.     

基于节点划分的无线传感器网络自适应分簇算法

为延长网络的生命周期,针对随机部署的无线传感器网络节点均匀分布和能量有限的特点,提出了一种基于节点划分的分布式自适应分簇算法.通过节点的划分均衡簇内负载,利用节点的剩余能量与通信距离信息的自适应加权来优化调整节点竞选簇头的概率.模拟实验结果表明,该算法可有效延长网络的稳定周期和生存时间,数据传输量比LEACH-E算法增加了近20%.     

无线传感器网络补偿性代价生成树路由算法

针对无线传感器网络中的"热点"问题,采用分簇的拓扑控制方法,并就簇头多跳方式提出了一种贪婪算法,以此在簇头间形成一种基于传输代价的生成树.算法前提是不同簇的传感数据相关性较小,不能进行数据融合.生成过程中每一步都以最小化当前最大节点代价为原则加入新的节点,从而达到均衡簇头节点能量消耗,延长网络生存时间的目的.并且在代价计算中引入相对剩余能量因子,以进一步均衡节点能量异构情况下的能量消耗.仿真结果表明,与现有典型算法相比较,在大规模无线传感器的应用环境下,网络生存时间得到有效的延长,节点剩余能量的分布也更加合理.     

射频供电异构传感器网络分簇路由算法

在大规模无线传感器网络中,针对无线传感器网络中LEACH分簇路由算法能量消耗不均衡,网络生命周期短等问题,提出了一种基于无线射频能量收集的LEACH异构分簇路由算法(LEACH-RFEH)。该算法根据网络中节点剩余能量和当前无线射频补给能量制定了异构无线传感器网络簇头选取机制,高级节点具有无线射频能量收集功能,具有较高的剩余能量和补给能量的节点有更多的机会当选簇头。仿真结果表明:该算法与传统LEACH算法、SEP算法相比,不仅能够均衡网络消耗,而且可以延长网络的工作时间,具有较好的扩展性。     

一种节能的分簇路由算法研究

由于无线传感器网络具有能量有限等特点,如何高效的使用能源已成为人们研究的热点.结合已有的研究,提出了一种基于节能的分簇路由算法.节点分成簇间与簇内两级拓扑结构,簇内节点通过在最后一个数据包中“捎带”自身剩余能量信息参与下一轮簇头节点的选举,簇头节点之间形成网状拓扑结构,并维持一张由邻居节点梯度、距离及剩余能量值组成的权值路由表,通过尽量选择权值最小的路径进行数据的传输,实现节能、均衡能量消耗、延长网络生命周期的目的.     

基于节点权值的簇头选举优化算法

LEACH是无线传感器网络中一种经典的降低网络耗能的分簇路由算法,该算法可有效的延长网络的生命周期,具有平面路由协议无可比拟的优越性。但其簇头选举机制是随机的,没有考虑候选节点的剩余能量等因素。本文基于LEACH提出了一种改进算法,通过节点权值来选择簇头,权值是本轮候选节点的剩余能量、节点密度和距离基站远近的一种数学关系的度量。依此来均衡网络负载,延长整个网络的生命周期。     

分层的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

为解决无线传感器网络分簇路由算法因簇间长距离通信而带来的高能耗以及路由寻址复杂的问题,提出了一种基于分层的非均匀分簇路由算法。该算法对非均匀分簇算法进行了改进,在竞争半径的计算上同时考虑了节点的位置和剩余能量,以使簇头的负载更加均衡。采用层间多跳通信方式进行数据传输,不仅避免了节点的长距离通信问题,而且简化了数据转发过程。仿真实验表明：与低功耗自适应分簇路由算法和非均匀分簇算法相比,该算法能够有效地节约簇头的能耗,减少网络的系统能量开销,延长网络的工作周期。     

一种高效节能的无线传感器网络簇间多路径路由协议

基于簇的路由协议是无线传感器网络的研究热点,本文针对现有的簇间路由协议没有考虑网络负载的均衡,提出一种高效节能的无线传感器网络簇间多路径路由协议。该协议基于簇头节点到汇聚节点的最小跳数生成从簇头节点到汇聚节点的多条路径,根据簇节点的剩余能量和负载将数据通信均匀分布在不同的路径上,从而达到簇头节点间的负载均衡。仿真实验结果表明,该路由协议能有效地均衡网络负载,节省簇头节点能量,从而延长网络的生存时间。     

基于负载均衡的无线传感器网络路由算法

针对传统的分簇路由协议存在的监测盲区和"热区"问题,在LEACH和PEGASIS协议的基础上做了改进,提出了一种负载均衡的无线传感器网络改进分簇路由算法.在簇的构成阶段,综合考虑了节点到簇首及簇首到基站的复合距离,普通节点选择复合距离最小的簇加入;簇间通信采用多跳的方式,多跳通信的下一跳路由是基于网络通信开销指标和簇首的剩余能量选择的,使得网络的负载更均衡.NS2仿真结果表明,改进路由算法高效地平衡了整个网络的能量消耗,从而延长了网络的生命周期.     

基于能量阈值自感分区机制的无线传感网簇路由算法

针对当前部署无线传感网中存在的成簇机制僵化、簇头节点难以进行周期性选举且存在簇区域结构难以动态更新的难题,提出了基于能量阈值自感分区机制的无线传感网簇路由算法.首先在初始化的过程中依据能量阈值进行动态初步的节点分割,形成初步的簇头-簇成员的区域结构;然后按照节点归一化能量剩余水平决定在更新周期内是否进行簇头节点的更换,从而实现了簇头节点按能量最优原则的动态周期性的更换;最后通过簇头节点与簇间汇聚节点形成的传输链路实现信息的协同传输及簇间交汇,有效改善了网络数据的传输质量.仿真实验表明:与RMCRW算法、CMEDD算法等相比较,本文提出的新无线传感网簇路由算法能够有效提高无线传感网的生存周期,减少网络控制开销,改善传感数据的传输质量.     

无线传感器网络动态调度分簇算法

提出了一种基于K均值的无线传感器网络动态调度分簇算法(DSCA),不但考虑了能量感知这一重要问题,还针对无线传感网络的稳定性和可靠性,提出了节点的同步失效概念,通过采用K均值得到更加平衡的分簇,使得能量消耗更加平衡.该算法发展了一种基于信号接收强度指标(RSSI)而无需知道节点坐标的簇质心求解方法,提出了基于局部信息集中的动态多簇头选举机制和动态时分复用(TDMA)通信轮数分配机制,这些机制使无线传感网络的能量消耗达到了高度均衡,保证了节点的同步失效,提高了传感网络的稳定性和可靠性.仿真结果表明,算法可以减少约70%的簇重构次数.     

基于最大选票的无线传感器网络分簇算法

在分簇的传感器网络中,簇首节点的选取将直接影响网络的生存期。提出了一种基于最大选票的分簇算法(CABMV),该算法综合考虑节点剩余能量及网络拓扑结构对簇首选举的影响,每个节点根据邻居节点的投票数决定是否当选簇首。该算法是完全分布的,不依赖网络大小及结构。仿真实验表明,该算法扩充性强,能量利用率高,能有效的延长网络生存期。     

基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法

基于无线传感器网络中每个环能量消耗最小原则, 提出一种基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法. 首先计算出网络中每个环的最优簇头数, 然后在最优簇头数的基础上, 将网络划分为若干不同大小的簇, 最后在选择簇头时, 考虑了每个环的最优簇头数与相应环中节点数目的比值、 节点的剩余能量以及簇成员节点到簇头节点的最短距离与簇头节点到基站距离的关系. 解决了无线传感器网络簇内节点通信能量消耗过多的问题, 均衡了网络节点的能耗. 仿真结果表明, 该算法提高了网络能效和扩展性, 平衡了网络能耗, 延长了网络的生命周期.     

基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法

基于无线传感器网络中每个环能量消耗最小原则, 提出一种基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法. 首先计算出网络中每个环的最优簇头数, 然后在最优簇头数的基础上, 将网络划分为若干不同大小的簇, 最后在选择簇头时, 考虑了每个环的最优簇头数与相应环中节点数目的比值、 节点的剩余能量以及簇成员节点到簇头节点的最短距离与簇头节点到基站距离的关系. 解决了无线传感器网络簇内节点通信能量消耗过多的问题, 均衡了网络节点的能耗. 仿真结果表明, 该算法提高了网络能效和扩展性, 平衡了网络能耗, 延长了网络的生命周期.     

基于簇首负载均衡的无线传感器网络分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首选择开销大,靠近汇聚节点(Sink)的簇首容易负载过重,且路由需经多跳才能至Sink而导致时延大等问题,提出充分考虑簇首负载均衡的路由协议;采用多Sink节点来构建网络,运用接收信号强度指示对网络进行梯度分簇,使用移动传感节点在簇首和Sink之间转发数据;仿真实验验证了上述方案能有效地均衡无线传感器网络中的簇首负载,从而降低网络传输时延与能耗,提高网络生存周期;对于解决无线传感器网络单点失效及网络能耗高等问题有重要的价值。     

基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理方案

针对现有无线传感器网络密钥计算量过大、存储空间过多和管理不够灵活的问题,在基于分簇的网络拓扑结构基础上,引入虚拟网格技术,提出基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理方案。在簇头与活动节点之间采用基于簇基密钥的预分配策略进行通信,在簇头之间采用基于Blom矩阵并结合随机数的对密钥进行通信,该方案能在活动节点或簇头被捕获或能量耗尽时实现密钥的动态更新。与现有方案相比较,此方案能动态更新密钥,有着更好的安全性并具有良好的扩展性。     

基于环扇交错的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络能量消耗不均衡并且节点电池能量有限的问题,提出了基于环扇交错的分簇路由算法,算法在簇头的确定上考虑了节点的剩余能量及与其它节点的距离,优化了簇头的选举,同一扇区的簇头采用与相邻内环的簇头之间通信的方式传输数据;并采用非均匀分簇的思想,使得靠近基站的簇的规模小于远离基站的簇的规模,均衡了无线传感器网络的能耗,通过仿真,该方法能够延长网络生存期。     

综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法

针对目前无线传感器网络分簇算法的能耗不均衡、网络生命周期短等问题,设计一种综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法.首先根据传感器节点与基站节点间的距离,将节点合理划分到相应的簇中;然后引入负载均衡因子,建立无线传感器网络的数据聚合路由,节约数据传输能量;最后采用MATLAB2014工具箱进行性能分析.结果表明,该算法的节点能量利用率较高,能保持传感器节点能量消耗的均衡,且网络生存时间较长.     

无线传感器网络中改进的HEED分簇算法

在无线传感器网络中,基于分簇的路由协议在能量消耗、拓扑控制以及数据融合等方面具有优势。采用完全分布式产生簇头的HEED协议具有分簇速度快、簇头均匀等优点。但是HEED协议没有考虑网络中节点的移动性,当邻居节点距离发生变化时,通过簇内最小平均功率（AMRP）决定节点属于哪个簇会导致簇头能量开销过大,网络生命周期减小等问题。针对HEED分簇算法存在的问题,提出了一种基于稳定性的S HEED分簇算法。S HEED协议以稳定性作?问淳龆ń诘愕乃舸兀饩隽艘蛭贫源吹拇啬诮诘愫痛赝纺芰肯墓呶侍狻７抡媸笛橹っ鳎琒 HEED算法有效的减少了簇头节点的能耗,延长了网络寿命。