无线传感器网络分区能耗均衡的非均匀分簇算法

针对在无线传感器网络中分簇算法采用多跳通信方式时,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成"热区"的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法(CEB-UC).其核心思想是:将传感器网络合理分区,使得在靠近汇聚节点分区内的簇数量较多,各簇内传感器节点数较少;在远离汇聚节点分区内的簇数量较少,各簇内的传感器节点数较多,从而保证承担数据中继转发任务的簇头节点能减少自身的簇内通信开销,节约的能量可供簇间数据转发使用;任意分区的簇头节点在选择下一跳中继节点时可综合考虑候选节点的位置及剩余能量.实验以HEED、LEACH、PEGASIS、EAR-ACM等协议为参照,结果表明,当节点使用不同的数据融合策略时,CEB-UC算法能有效平衡网络节点能耗,延长网络部署半径,降低17%～41%的簇头节点能耗,提高24%～53%的网络寿命.     

基于不等簇半径分簇的无线传感器网络能量空洞避免

基于无线传感器网络特性,提出一种不等簇半径非均匀分簇策略,根据各节点至Sink的距离,由近至远依次采用等比递增的不等簇半径进行分簇。并从理论上证明该策略可有效地均衡无线传感器网络的能量消耗。实验结果表明:距离Sink较近的节点,采用较小的簇半径成簇,使得簇头节点可保留更多能量进行簇间数据转发;距离Sink较远的节点,采用较大的簇半径成簇,使得簇头节点可保留更多能量覆盖更大范围的节点进行簇内数据收集,从而使得整个网络的负载比簇半径恒定的分簇网络更加均衡。     

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.     

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.     

基于WSN分布式聚类均衡路由算法的优化研究

有效减少网络能耗,从而提高整体网络寿命是无线传感网领域中的关键问题,LEACH和DEBR等分簇路由算法可以初步提高网络寿命和网络延展性.研究了簇头选择、簇的形成和数据路由3个阶段,提出了一种基于能量均衡的分布式聚类均衡路由算法,通过传感节点的剩余能量、邻居个数以及簇头能耗的混合权重来选择簇头和分簇,考虑每条路径的消耗来选择最佳路径,有效改进了LEACH随机选择簇头节点和DEBR传送延迟导致的网络分割和能耗不均等问题.仿真结果表明,该算法有效平衡并降低了节点能耗,使得网络中生存节点数在相同周期内有较大提升,从而延长了整个网络的生命周期.     

一种改进LEACH协议的仿真与研究

针对无线传感器网络LEACH协议在簇头选择、簇头与Sink通信方面存在的不足,以均衡能耗和节省能量为出发点,提出对LEACH协议的改进方案.假设协议中的簇头只能在路由节点中产生,感知节点只能就近成为簇成员,选举出的簇头之间需要再进行分簇,远离Sink的簇头作为靠近Sink的簇头的簇成员.仿真实验结果证明,改进后的协议有效地延长了网络的生命周期.     

一种适合长距离带状无线传感器网络的路由协议

针对长距离带状无线传感器网络的能耗不均、易出现“热区”等问题,本文提出一种适合长距离带状无线传感器网络拓扑结构的能量高效的路由协议ERPLDB。ERPLDB协议通过网络能耗模型中的能量消耗公式计算出各个簇的网络节点平均能耗, 并使各个簇内的网络节点平均能耗近似相等来进行非均匀分簇,使越靠近Sink节点的簇规模越小,从而有更多的能量转发远程簇传输过来的数据,尽量减少“热区”问题的出现。仿真结果表明,本文提出的ERPLDB协议能均衡长距离带状网络的能量消耗、有效延长网络的生命周期。     

无线传感网中能量高效自适应Chameleon分簇协议研究

深入研究了LEACH、LEACH-C和SEP协议,提出能量高效自适应Chameleon分簇协议,将网络中的传感器节点稀疏化为k-最近邻图,然后使用多层图划分算法来划分k-最近邻图,最后根据簇间互联性和紧密性合并簇对.Chameleon算法使所有的节点形成簇尺寸分布均匀的分簇,减小了节点与Sink节点之间的平均通信距离,将网络负载均衡到传感器节点上.Matlab仿真实验表明,Chameleon算法缩减了节点与Sink节点之间的通信量,降低了能耗,延长了网络生存期.     

基于深度和能量的水下三维传感器网络分簇路由算法

针对水下三维传感器网络定位困难、传输损耗大等特性,提出了基于深度和能量的水下三维传感器网络分簇路由协议.在分簇过程中,根据水下节点到水面的深度、节点的剩余能量来选取簇头,普通节点根据其与簇头的深度差选择自身的簇头,形成适合水下数据传输的锥形簇结构.簇间数据传输考虑了水下节点数据传输向上(水面方向)和向内(以Sink节点垂线为柱心的方向)的原则,采用多跳传输保证数据由深水层向浅水层传递.仿真结果表明,该算法能有效均衡网络能耗,延长网络的生存周期,提高网络数据传输效率.