一种新的无线传感器网络非均匀分簇算法

为避免无线传感器网络的能量空洞问题, 延长无线传感器网络寿命, 提出一种新的基于双簇头的无线传感器网络非均匀分簇算法. 该算法综合考虑节点剩余能量和节点到基站的距离选举分簇簇头, 将无线传感器网络分为不同规模的簇; 为了减小规模较大簇的簇头节点收集与传输数据的负担, 在数据传输阶段构造基于改进最小二 叉树的数据传输路径. 实验结果表明, 该算法能够有效减小节点能量消耗, 可有效延长无线传感器网络的使用寿命.     

能耗均衡的低功耗自适应集分区路由改进算法

针对LEACH算法簇头选取不佳、网络寿命过短问题,提出一种基于分区的LEACH改进算法。该算法根据节点剩余能量、邻居节点数及距基站距离对簇头选举产生的影响,对簇头选举函数进行优化;对监测区域进行分区,不同分区采取不同的数据传输方式,减少基站附近簇头节点转发信息的负载量,有效避免基站附近“能量空洞”现象的发生。实验结果表明,相比于LEACH和LEACH-EDP算法,本文改进算法第一死亡节点出现轮次分别推迟了23.32%、18.44%,网络寿命分别延长了32.27%、21.49%。     

一种基于 LEACH协议的分阶段簇头选举算法

通过分析LEACH协议簇头选举算法的运行机制,针对无线传感器网络节点能量有限性的问题,在原有算法基础上提出在网络运行不同阶段的簇头选举中以能量和平均距离为参考因素的算法。最后,通过实验仿真证明改进后的算法相对均衡了节点能量的消耗并且有效延长了网络的生命周期。     

基于簇头选举和节点位置优化的WSN分簇路由算法

针对分簇路由协议稳定期和半数存活节点期过短,以及存在簇头选举不稳定和出现零簇头情况等问题进行改进,提出了一种基于簇头选举和节点位置优化的分簇路由算法。通过改进簇头选举流程,修改候选簇头节点集合的更新策略来保障簇头选举的稳定性。增加节点与基站的距离和节点与簇头的距离2个参数作为阈值调节因子,调节节点当选簇头的概率以均衡网络能耗延长稳定期和半数存活节点期。仿真结果表明,该算法能够保障每一轮选举出最佳数量的簇头并且避免零簇头情况的出现,同时在网络寿命上能有效延长无线传感器网络(WSN)的稳定期和半数节点死亡期。     

异构传感网中一种能量均衡非均匀分簇算法

分簇路由协议是无线传感网中减少能量消耗、延长网络寿命的一种重要手段.大部分分簇路由协议基于均匀分簇算法,却忽略了无线传感网单跳路由协议中远离基站的簇头需要消耗更多能量,从而导致整个网络能量消耗不均匀.针对以上问题,提出异构传感网中一种能量均衡非均匀分簇算法.一方面,簇头选取阶段,在考虑节点剩余能量的同时,引入非均匀竞争机制;另一方面,簇构建阶段,为节点选取簇头时,不仅考虑簇头剩余能量、节点与簇头间距,也考虑节点与基站间距.仿真结果表明,与LEACH,SEP,DEEC分簇算法相比,该算法有效均衡了簇头的能量消耗、延长了网络寿命.     

无线传感器网络LEACH协议的改进与仿真

LEACH路由协议是无线传感器网络拓扑控制中最具代表性和重要性的算法之一.针对LEACH路由协议簇头分布不均匀,节点死亡率高,易产生路由空洞等问题,提出LEACH-EED改进算法并进行仿真.首先剔除低能量节点入选簇头的权利,改进簇头选举机制,然后利用待选簇头身份标识编号增加二次簇头选举.仿真结果表明,改进的分簇算法能有效地降低节点死亡率,提高数据融合度,延长网络生存时间.     

基于簇头距离和能量的优化LEACH协议

LEACH(low energy adaptive clustering hierachy)路由协议通过循环随机选举簇头节点的方式均衡网络能耗.但当选簇头的节点能量剩余较少或距离基站较远时会过早死亡,从而导致网络运行不稳定,通过在簇头选择过程中加入待选簇头节点的剩余能量平均值及标准差、节点与基站距离等参数对其改进处理,可提高网络稳定性.但若出现极大簇或极小簇,则会导致网络生命周期缩短.针对这一问题提出一种基于簇头距离和能量的优化LEACH算法,在成簇过程中加入簇头节点的能量和节点距各簇头的距离等参考量对成簇过程进行优化.MATLAB仿真结果表明,在节点均匀分布的网络中,该改进算法能够在提高网络稳定性的基础上有效延长网络生存周期.     

煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法

为解决灾后物联网节点剩余能量较低且异构的问题,提出一种能耗均衡的煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法.在簇头选举阶段引入候选簇头选举机制,根据残存节点的剩余能量、相对距离和分布密度设计簇头选举阈值函数,并利用层次分析法计算出三者的权重系数.候选簇头根据当前剩余能量和地理位置计算自身竞争半径,并与邻居候选簇头竞选正式簇头.在簇间多跳路由阶段,综合考虑中继簇头当前的剩余能量、簇内成员节点数及簇间通信能耗,构造中继簇头权值函数,权值最大的中继簇头当选为下一跳路由节点.仿真结果表明:该算法能有效降低重构网络簇头节点平均能耗,提升重构网络的数据传输量,延长重构网络的生存时间.     

基于距离和分布的无线传感器网络分簇算法

考虑随机分布节点的剩余能量以及节点相对基站的位置,针对基站位置的非均匀无线传感器网络,提出了一种基于节点位置和分布密度的多跳自组织分簇算法．该算法在分簇准备阶段,根据节点分布密度和相对基站的距离确定分簇的半径,均衡分簇能耗;在簇头选举阶段,利用节点的剩余能量和节点连接密度信息,选择最优的节点成为簇头;在分簇建立阶段,限制分簇跳数,有效降低簇内通信量．通过一系列的仿真实验,验证了算法在节点均匀和非均匀分布情况下均能取得较好的性能,建立更为均衡的分簇结构,显著提高网络生存周期．     

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.     

基于全局信息的LEACH协议改进算法

传统LEACH协议在选举簇头节点时,采用动态簇头选举算法,每轮选举产生簇头节点个数为最佳簇头数的概率并不是最大,使得每轮选举的簇头数偏差较大,不能使节点能量达到最优化.针对这一问题,提出了改进的LEACH-P协议,该协议在簇头选举阶段通过簇头节点间的相互协作,以少量的能量消耗来获取全局信息,消除了LEACH协议簇头选举算法的盲目性,从而改善簇头选举算法.实验结果表明,LEACH-P协议相比传统LEACH协议有效地节省了节点能量,延长了网络生命周期.     

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。     

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。     

KACO:基于分簇算法的高能效路由协议

针对无线传感器网络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,提出了基于分簇的动态路由协议KACO。算法初始阶段采用改进的K-means聚类和蚁群聚类算法获得网络分簇;综合考虑节点的能量效率、当前节点与基站的距离、节点与簇内其他节点间的距离3个方面的因素选择簇头节点。在数据传输阶段,根据节点间的距离动态调整传输路径,有效地减少了节点在数据传输时的能量消耗。实验结果表明,与其他基于分簇的网络节能方法相比较,该方法取得了较好的性能。     

基于AP聚类的分簇网络拓扑控制算法

针对无线传感器网络LEACH协议分簇过程中存在的簇头节点分布不均匀、选取时未考虑节点剩余能量的问题,提出了一种基于近邻传播聚类的自适应双选分簇网络拓扑控制算法(ADSAP)。ADSAP在参考AP聚类算法中聚类中心的选举策略的同时引入参考节点概念,能够根据当前参考节点的状态选择性的使用基于AP聚类的分簇策略或基于参考节点的分簇策略。两种分簇策略综合考虑了无线传感器网络中各个节点的剩余能量以及节点与汇聚节点间距离因素,能够在获取分布较为均匀的簇头节点的同时避免出现自身剩余能量较低的节点当选簇头节点的情况出现。仿真结果表明:基于ADSAP分簇算法的LEACH协议(ADSAPLEACH)相比于原LEACH协议分簇算法能够使簇头分布更加均匀、簇头选举更为合理、网络能耗更加均衡,有效延长了整个传感器网络的寿命。     

基于能量效率的非均匀分簇无线传感器路由算法

自然环境中的监控节点分布具有天然的不均匀性,如南方有大量水塘的区域,典型的层次路由协议普遍存在节点分簇中的“热区”情况．针对这种监控对象特点,为了提高能量效率确保区域覆盖的有效性和时效性,本文提出了一种改进的非均匀分簇无线传感器网络路由算法．改进算法首先结合节点分布密度优化簇头选举,再对簇的竞争半径进行控制实现非均匀分簇,然后由各簇头计算距离系数和离散系数来确定各簇内部通信方式,最后在簇头之间采用单跳和多跳结合的传输机制．模拟实验结果表明,改进算法能较好地提高网络的能量效率,能显著地延长网络整体的生存时间．     

基于距离划分与剩余能量的无线传感器网络分簇算法

提出一种基于距离划分和剩余能量的无线传感器网络分簇算法,以使簇头节点分布更加合理.以网内各个节点与sink节点的距离为标准,首先将网络分为三个区域,每个区域中选择剩余能量最大的节点为簇头节点,其次在已有簇头的一跳范围外,依次取两个剩余能量最大的节点为簇头节点.经仿真验证,该改进算法在存活节点数目方面存在明显的优势.     

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.     

基于模糊控制的环形WSN 多跳分簇路由算法

为解决环形无线传感器网络能量空洞和能量最小问题，提出一种基于模糊控制的分簇路由算法FCＲA ( Fuzzy logic control based Clustering Ｒouting Algorithm) 。首先将网络分为宽度相等的环，以每环能耗最小为目标 函数，计算出各环的最优簇数。然后设计簇头选举模糊控制器，其输入为节点剩余能量和到基站距离，输出为 节点成为簇头概率。最后，采用簇间多跳模式进行数据传输，基于节点剩余能量、下一跳距离以及到基站跳数 确定每条传输路径的权重函数，获得最优下一跳中继节点。仿真结果表明FCＲA 能有效减小网络能 耗、延长网络生命周期。     

基于数据引流的无线传感器网络能量空洞避免研究

无线传感器网络中,节点数据产生速率的动态变化会导致能量空洞现象的出现.为避免能量空洞的出现,在非均匀分簇网络中提出了一种基于数据引流的能量空洞避免策略FRUC.节点数据产生速率动态变化的真实场景下,对分层网络中各层簇头节点的平均能耗进行计算和分析.在此基础上,将网络各层层高取为不同值,以满足数据产生速率变化未知条件下,各层间的簇头节点在一个簇周期内的能耗之和相等.进一步,为均衡每一层内的簇头节点能耗,将数据引流至下一层网络中负载更低的簇头.仿真实验表明,FRUC算法不仅能有效均衡网络各层间簇头节点的能耗,也能有效均衡各层内各簇头节点的能耗,从而避免能量空洞现象的出现.