无线传感器网络功率优化算法

无线传感器网络由许多电池能量有限的节点组成,该网络主要收集感知区域的信息.节点能量管理的优化对于延长网络寿命具有重要影响,如果每个节点直接向sink节点或基站发送信息,节点电池很快耗尽,网络也会失去作用.提出了动态路由的新方法以平衡节点能量开销,在Dijkstra最短路径算法和改进遗传算法的基础上,以功率有效性为首要原则,建立了网络拓扑.仿真结果接近最优解,达到节省能量的要求.     

无线传感器网络的能量平衡路由

针对现有无线传感器网络中路由协议产生“热点区域”问题，提出了一种能量平衡的路径选择算法．该算法通过平衡最小化传输能量路由和最大化最小节点剩余能量路由，以达到网络能耗均匀分布．在定向扩散协议（DD）的基础上，设计了能量平衡的路由协议（EBDD），该协议在路径探测消息中通过增加新字段来记录途经节点的剩余能量信息，并利用标签交换方法建立通往数据源的路径．sink节点采用所提算法选择路径，并通过标签交换把路径增强消息路由到数据源，其目的是对随后将要传送数据的路径进行确认．仿真实验表明，EBDD在能量均衡方面明显优于DD，当相关参数设定为2时，采用EBDD的网络寿命比采用DD的延长5％．     

无线传感器网络自适应拥塞控制的路由算法分析

无线传感器网络中节点的覆盖范围有限,因而采用多跳路由传输方式.无线自组网中的多跳路由是由普通节点协作完成的,选择不同的转发节点,会对网络的信息传输产生不同的影响.对不同路由(洪泛路由、最短路径等)算法下的网络自适应拥塞控制进行了分析,研究了不同路由算法下的网络性能和拥塞控制效果.根据节点跳数与缓存占用的关系,提出一种基于节点跳数和缓存占用的性能函数的改进最短路径算法,算法选取使性能函数值最小的节点作为转发节点.最后,通过实验比较了最短路径算法与改进路由算法的网络性能,发现改进路由算法相比最短路径算法,具有较好的网络性能和服务质量.     

基于集中控制分簇的能量感知路由

针对无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)分层路由中节点能量受限、网络能耗不均衡的问题,提出了一种基于集中控制分簇的能量感知(Centralized Control Clustering based Energy-Aware,CCCEA)路由.首先,网络中所有节点将剩余能量和位置信息发送给基站,基站根据这些信息将网络划分为多个区域,形成均匀分布的簇;然后,采用集中控制的方式,根据能量和位置信息在各个簇中选择簇头,基站广播簇头节点和簇头数量消息,传感器节点根据接收到的信号强度加入最优簇,形成簇并进行数据传输.实验结果表明,与传统的分层路由相比,本文提出的改进路由算法能有效地平衡网络能量消耗和延长网络寿命.     

用于无线传感器网络的节能路由模型与仿真

针对多跳无线传感器网络中传感器节点能耗不均衡的问题,本文提出了一种节能路由模型EER,并对模型进行了分析与仿真.EER在网络中动态划分节点簇,动态建立簇头节点到sink点的多跳路由,通过非线性算法控制节点簇的尺寸,采用局部信息汇聚与汇聚信息多跳传递相结合的方式向sink点传递数据,从而达到平衡节点能耗的目的.仿真结果表明,EER在建立无线传感器网络节点到sink点的节能路由、平衡无线传感器网络节点的能耗和延长整个网络生命期等方面,都有较好的性能.与LEACH相比,节点数量下降10%的时间延长了0.9倍.     

一种基于动态优先级的无线传感器网络能量多路径路由算法

针对无线传感器网络能量多路径路由算法存在的缺陷及其原因,提出一种基于动态优先级的能量多路径路由算法。该路由算法以节点距汇聚节点的路径跳数值替代路径能耗代价确定其优先级,并在数据传输过程中根据节点的能量消耗不断调整优先级,降低了算法的复杂度,避免了周期性路由维护所带来的时间与能量损失。仿真结果表明,该算法能有效降低和平衡各节点的能耗,延长整个网络的生存周期。     

基于协同路由算法的无线传感器网络能量空洞避免

在多跳的无线传感器网络中,靠近sink的节点由于需要转发来自外层网络的数据,其能量消耗速度快于离sink较远的节点,从而导致了"能量空洞"的出现,最终导致网络过早死亡.本文在分析现有路由算法的基础上,针对EEUC算法的不足,对其进行了改进,提出了多跳无线传感器网络中的协同路由算法.在路由节点选择时不局限于簇头作为路由节点,还可以将成员节点作为路由节点,让其分担了簇头的能量消耗.算法引入了距离因子和能量因子,既考虑候选路由节点相对于sink的距离,同时还考虑候选路由节点的剩余能量,以达到选择最佳路由节点的目的.仿真结果表明,所改进路由算法在网络生存时间,能耗均匀程度方面优于现有算法.     

一种无线传感器网络能量平衡路由

根据无线传感器网络能量受限的特征,提出一种基于能量平衡的路由思想,即不仅考虑了路径通信能耗,而且考虑了传感器节点剩余能量以及负载等情况,从多角度节能和延长整个网络的寿命.提出一种智能蚁群算法,求解该能量平衡路由问题.该算法中,若蚂蚁走过的当前路径比以往最佳路径更优,则加强当前路径信息素,并用当前路径取代最佳路径,否则减弱当前路径信息素.对路径的信息素采取不挥发策略,以减少路径信息素差异,增加解的多样性.实验验证了该算法的有效性.     

带移动中继的WSN移动路由算法

为了延长带有sink节点的无线传感器网络生存周期,避免因局部突发事件造成网络过早失效,提出一种带移动中继的WSN移动路由算法。该算法基于网格思想,根据节点的剩余能量以及离簇重心坐标距离的加权和来选举簇头,通过可控移动策略调度sink节点,接收簇头所收集的数据,节省网络能耗。另外,引入能量不受限的中继节点,调度该节点服务于信息传输大的区域,延长网络生存周期。最后,从网络总能耗、节点存活数及汇聚节点接收的数据量这3个方面,将该算法与不带中继节点的WSN移动路由算法(MSEERP)进行仿真分析对比,分析结果表明该算法优于MSEERP算法。     

一种基于最小路径的多播路由优化算法

信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems,CPS)底层是传感器、控制器和执行器等异构节点构成的无线自组网络,不同节点之间需要通过通信网络传送给感兴趣目标节点,传统的无线自组织网络一般采用单播或广播技术,但是这些往往实时性不高,通信开销大,不利于在CPS中受限节点间通信.该文针对信息物理融合系统中无线多播路由问题构建网络模型,演化为最小路径问题,数学模型为约束Steiner最小树问题,并针对该NP难问题通过启发式算法求解,再通过贪婪思想构建一种最小路径多播路由算法.最后通过与uCast以及SenCast等经典的多播路由算法仿真比较,得出其算法在实时性以及能耗等方面性能优异.     

基于非均匀分簇和最小能耗的无线传感网络路由算法

摘要：
簇头以多跳方式传输数据到网关时,靠近网关的簇头由于负担较多的转发任务而过早死亡,从而造成了“能量空洞”现象.文中提出了一种基于非均匀分簇的能量有效的无线传感网络路由算法（UCRA）.它包括非均匀分簇算法和最小能耗路由算法2部分.首先提出一种加权的非均匀分簇算法（WUCA）,在分簇时考虑了节点的选票和传输距离.在簇间通信时提出了最小能耗多跳路由算法.它利用位置信息计算最优转发簇头位置,从而指导下一跳簇头的选择.仿真结果表明,UCRA算法能很好地平衡网络能耗,延长网络生命周期.
关键词：
无线传感器网络; 非均匀分簇; 路由算法; 能量效率
中图分类号： TP 212.1
文献标志码： A     

一种基于ZigBee树状路由协议的改进算法ATSPF

ZigBee现有的树状路由协议是根据节点间的父子关系创建路由并进行数据传输,这样容易产生较长的路径并加重父节点的处理任务。提出一种基于树状路由协议的改进算法ATSPF,将ZigBee网络地址转换为逻辑索引值列表,根据索引值计算出节点所有邻居到目的节点的跳数,选择跳数最少的邻居为下一跳来建立路由。仿真结果表明,ATSPF可以有效减少路由跳数、降低分组丢失率、减小节点间通信时延、降低协调器的能量消耗、延长网络生存时间。     

传感器网络中一种基于簇的路由算法的研究

为了降低无线传感器网络中节点的能量消耗,提高网络生存期,提出了一种基于簇的路由算法.该算法首先采用K均值动态聚类算法将网络分簇,靠近Sink节点处具有更多的簇;其次利用数据汇聚路由算法寻找从簇头节点到Sink节点的路由;最后由当前簇头根据节点剩余能量及邻居节点的位置重新选择下一轮的簇头,并由新簇头形成簇间路由.仿真计算证明该算法是合理有效的,达到簇内节点能量均衡消耗的目的,同传统分簇算法相比,具有更长的网络生存期和更低的通信能耗.     

带非均匀节点分布无线传感器网络的高效节能数据存储

现有大部分无线传感器网络的分布式数据存储方法都依赖于传感器节点定位系统,这会导致节点消耗大量的能量,而且这些方法主要是针对均匀分布的无线传感器网络的,并不适用于非均匀节点分布的传感网络。为了解决这个问题,提出一种非均匀节点分布传感网络的大数据路由存储算法,其目的在于减少传感器节点的实际分布和地址。为了进一步节省数据存储空间和能量消耗,将布隆过滤器(Bloom filter)集成到节点上,从而进一步减少数据丢失和网络能量消耗。文中算法提供了高效的搜索服务,使数据在网络内的存储分布和路由能量消耗更加均匀,进而提高了网络的生存时间。文中算法在容错情况下通过减少冗余数据来提供高效节能的存储,并进一步减少数据的路由开销和存储空间的浪费。     

基于动态搜索区域的无线传感器网络小世界特性构建方案

为了减少无线传感器网络节点的能量消耗,以延长无线传感器网络的寿命,首先研究了如何通过在无线传感器网络中构建小世界特性以延长其网络寿命,并着重分析了DAS(directedangulation tow ards the sink)方案.然后针对DAS方案中临近sink节点区域内的节点能量过快消耗的问题,提出了一种在无线传感器网络中构建小世界特性的新方案——菱形区域方案.该方案根据sensor节点到sink节点距离的大小,动态地改变菱形捷径端点搜索区域的大小,达到构建小世界特性并增强网络抗毁性的目的.理论证明了菱形区域方案在一定条件下较DAS方案既节省能量又能延长网络的寿命.     

基于簇链结构的节能路由协议

随着各类智能可穿戴设备越来越多地在无线传感器网络(WSN)中扮演着环境信息采集与传输的角色,为保证网络的性能,路由协议除了兼顾能量效率,还应适应移动的网络环境.然而在移动场景中,由于频繁的拓扑更新,传统的路由方案不能很好地应对移动性所带来的能耗与丢包的挑战,网络性能将会降低.因此,提出了一种新的基于簇链结构的路由协议(CCBRP),利用簇结构和簇头链实现采集信息的汇聚,并由链首节点完成至汇聚节点的最后一跳传输.在此基础上,通过移动节点周期性的成员更新机制完成移动管理与簇头切换.仿真结果表明该路由协议在网络生命周期和数据包传递成功率方面均有优异的表现,且在能量效率和数据传递间达到了性能的平衡.     

无线传感器网络能量平衡的数据汇聚路由算法

传感器的数据在传输过程中按照贪婪算法形成的数据汇聚路径中,有些节点过早地消耗完其能量,造成所谓的热点问题,引起传感器网络能量消耗的不平衡．本研究提出了一种能量平衡的数据汇聚路由算法EBGP协议．该协议依据邻居节点的剩余能量、邻居节点到Sink节点的距离以及邻居节点到源节点的距离来计算概率值,然后选择邻居节点中概率最大的一个作为数据转发节点．仿真显示EBGP协议胜过GPSR、GEAR和D-REECR协议,达到了能量平衡和能量效率的目的．     

传感器网络基于邻居信息量化的能量平衡路由

针对地理位置路由中数据包的平均传输能耗随时间推移急剧增加的问题,设计并实现了一种基于两跳邻居信息量化的能量平衡路由协议(TNEB).节点通过Hello报文获得两跳范围内的邻居节点信息,TNEB根据两跳邻居信息确定一个贪婪转发候选节点集合.依据邻居节点的数据流拥塞度和能量平衡度,从候选节点集合中选择最佳的邻居节点完成数据包的转发.测试结果表明,在平均邻居节点数为15的网络拓扑上,TNEB算法的平均能耗比Greedy-2和GPSR算法分别降低了26.7％和48.8％,端到端延迟分别减少了19.9％和31.8％.     

一种基于地理位置的无线传感器网络服务质量路由算法

基于传感器节点的地理位置信息与网络传输路径的能耗模型分析,提出一种无线传感器网络服务质量(QoS)路由算法.将多跳传输路径中的转发节点序列控制在以源节点与汇聚节点连线的一定区域内,尽量拟合源节点与汇聚节点连线传输,有效控制了传输路径.并对QoS路由算法提出改进,转发节点根据当前实时QoS约束动态地调整传输区域的大小以及优化下一跳选择机制,使传输路径最大程度拟合源节点和汇聚节点之间的连线,达到路径传输能耗最优.仿真实验表明,该QoS路由算法在满足网络QoS约束的同时,节省了网络的能耗,延长了网络生存时间.