一种用于设备监测的高效无线传感器网络多跳同步时分协议

基于冶金企业设备监测的背景提出了一种无线传感器网络多跳同步时分协议.该协议采用自组织的层次拓扑控制方式,以簇头构成系统的骨干网,通过可靠路由方式传输数据.簇内节点组成局部网络以较小的发射功率采用分时多跳的方式将数据传输到距离较远的簇头,通过同步休眠机制降低功耗、满足传输时延要求.在冶金企业实际设备监测系统中的应用表明该协议具有扩展性强、传输可靠、信号延迟小和功耗低等特点.     

基于可信度的簇间多跳LEACH算法

通过分析低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)和基于可信度的低功耗自适应集簇分层型协议(TE-LEACH)算法的不足,提出一种基于可信度的簇间多跳低功耗自适应集簇分层型协议(TEM-LEACH)算法.该算法既考虑簇头节点传输数据的可信度,又引入网关节点构建路由主干网,保证数据经过最少的跳数传输到基站,有效地延长无线传感器网络生存时间,增加了LEACH算法的适用范围.     

邻居多跳分布式分簇路由协议

提出了基于一跳邻居节点集合的能耗均衡多跳分簇路由协议NS-MCRP.网络初始化阶段,基站计算若干个簇头节点以及所有节点的一跳邻居节点集合,并广播簇头信息和所有节点的一跳邻居集合.在网络运行过程中,所有节点根据簇头节点的位置信息来划分自己的一跳邻居节点集合,并从一跳邻居节点集合中选择剩余能量最大的节点作为下一跳节点.簇头节点推举本簇内部最大剩余能量的节点作为下一轮的簇头节点.实验结果显示,与Leach协议相比较,NS-MCRP协议具有更好的能耗均衡特性,网络生命时间得到延长.     

无线传感器网络动态κ值簇头选择方法

在低功耗自适应集中分层协议(LEACH-C)基础上,提出了基于LEACH-C的能量均衡路由算法(LEACH-EB),该算法采用1轮全局分簇和κ轮局部簇头更新的方式,以达到进一步延长网络生命周期的目的.鉴于采用固定的κ值时传感器网络难以获得最佳性能,分析了不同κ值下的网络性能,提出一种基于LEACH-C的动态κ值簇头选择方法 LEACH-CK.其核心思想是每次全局分簇后,结合当前分簇情况和节点剩余能量计算出一个较优的κ值.OMNeT++(面向对象的离散事件网络模拟器)仿真结果显示:LEACHCK可以有效推迟网络中第一个节点死亡的时间,同时网络具有较好的稳定性.     

基于非均匀分簇的无线传感器网络多跳路由算法

针对低功耗自适应分簇(LEACH)路由协议中均匀分簇方式和簇头选择的不合理以及远距离数据传输过程中能量消耗过多的问题,提出了一种基于非均匀分簇的多跳路由算法LEACH-MRUC.在分簇过程中,该算法充分考虑了节点的能量及地理位置,同时采用非均匀分簇方式构建规模不同的簇结构;在数据传输过程中,簇头与基站之间采用单跳和多跳相结合的路由方式来进行通信.仿真结果表明,LEACH-MRUC算法既使得网络的能量消耗有效地得到均衡,又使得能量的利用效率得到显著提高,并且显著延长了网络的寿命.     

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.     

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     

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.     

无线传感器网络簇类路由协议的分析

无线传感器网络是由大量低功耗的传感器组成.由于无线传感器的能量有限,所以如何延长传感器网络寿命成为设计路由协议的关键问题.为此,分析了无线传感器的簇类路由协议LEACH协议和LEACH-C协议,针对它们存在的缺陷,提出一种新的路由协议LEACH-NEW协议,该路由协议改变原协议的一跳路由为多跳路由,并用仿真软件NS2对3个协议进行仿真比较.由仿真结果可以看出,LEACH-NEW协议较其它2种协议显著地提高了网络寿命.     

能量高效的无线传感器网络稳定分簇路由协议

针对无线传感器网络能量受限和能量消耗不均衡问题,提出了一种能量高效的稳定分簇(energy-efficient steady clustering,EESC)路由协议,其核心思想是:当前簇头根据其簇成员节点的剩余能量信息决定下一轮簇头,下一轮簇头上任后,非簇头节点根据能量距离函数决定加入哪个簇头,簇间通过簇头最小能量耗费判定依据来决定采用单跳还是多跳通信方式向基站发送数据.EESC路由协议每轮产生的簇头数量稳定,综合了分布式和集中式两类分簇协议的优点.实验结果表明,EESC路由协议不仅高效地利用了网络节点有限的能量,而且均衡了节点的能量消耗,显著地延长了网络的存活时间.     

WSN中基于簇头路径转换的定向扩散路由协议

针对定向扩散协议中兴趣泛洪时巨大的能量开销以及最优路径后续维护等问题,提出一种无线传感器网络中基于簇头路径转换的定向扩散路由协议.该协议首先通过结合非均匀分簇将网络分簇,在兴趣扩散时将兴趣消息扩散到簇头,减少能量消耗;其次,通过在簇头之间选择优先级最高的下一跳簇头节点形成最优路径,进行后续数据的传输.直到最优路径上某个簇头所剩能量接近设定的阈值时,该簇头采用基于时间的回溯迭代查询机制选择继任的传输节点,进行最优路径的转换,继续传输数据.仿真结果表明,该协议能有效延长网络生存周期,提高能量利用率,均衡网络能量消耗.     

一种基于非均匀分簇的能量感知路由协议

针对无线传感器网络多跳数据传送过程中,由于某些节点承受过多的转发任务而产生死亡的"热区"问题,提出了一种基于非均匀分簇的能量感知路由协议(Energy-Aware Routing based on Uneven Clustering EAR-UC).该协议通过控制不同位置候选簇首的竞争范围,使网络划分为不同尺寸的簇,越靠近基站簇的规模越小,同时还通过候选簇首的剩余能量调整其竞争范围,从而使得靠近基站的具有较多剩余能量的簇首能承担更多的转发任务.协议通过簇内混合路由机制,减少规模过大的簇的簇首能量消耗,簇间采用多跳路由机制,进一步减少簇首转发数据时的能量消耗,延长网络生命周期.仿真结果表明,EAR-UC能够有效地平衡簇首间能量差异、延长网络生存周期.     

矿井无线传感器监测网络路由协议的研究

根据矿井无线传感器监测网络的特点,提出一种适合矿井安全监测的路由协议—基于虚拟栅格的簇头多跳路由协议CHM-VG(cluster heads multi-hops protocol based on virtual grid)。该协议根据矿井巷道长距离带状分布的特点,参考能量损耗模型构造虚拟栅格形成簇结构。依据簇内平均能量和其他节点传输距离两方面因素选取簇头节点,并采用簇间多跳方式实现数据传输。实验结果表明该协议平衡了整个网络的能量消耗,有效地利用了网络资源,延长了无线传感器网络的生命周期。     

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.     

基于改进的AP和遗传算法的能量感知分簇路由协议

针对无线传感器网络中存在的节点能量受限问题, 提出一种结合近邻传播算法(AP)和遗传算法的分簇路由协议(EAPGA). 该协议首先根据剩余能量、 节点间距离、 节点到基站的距离和节点中心度确定最优簇头; 然后在信道选择上, 通过簇头之间能耗偏差构建适应度函数, 并且利用遗传算法对每个信道进行寻优. 实验结果表明, 该协议保证了能量平衡和负载平衡, 使网络寿命达到最大化.     

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。     

分区大规模无线传感网络多跳LEACH协议

近年来通信技术的进步促进了低成本、低功耗、自组织无线传感网络的应用。节点有限的电池寿命是无线传感网中一个关键问题。从节点传输数据到基站是网络的主要能耗之一,因此许多路由协议被引入来延长网络寿命。本文提出一种基于分区的大规模无线传感网络多跳LEACH算法,该算法通过对感知区以基站为中心进行圆形分区,然后再利用定向天线将圆形区按不同角度进一步分区,有效的实现了离基站越近分区越小,从而簇成员个数越小。MATLAB工具仿真表明,与已有的LEACH协议和M-LEACH协议相比,基于分区的路由协议能够有效降低基站周围节点的能耗,从而延长整个网路的生存期。     

多事件节能的无线网络传感器协议

为了解决距离基站(Base station,BS)较远的传感器节点使用多跳通信向BS传输数据时产生更高能量消耗和使用寿命短的问题,该文提出了一个多事件节能蚁群优化数据传输(Energy Efficient Ant Colony Optimized Data Transmission,EEACODT)无线网络传感器协议.该协议消除了现有协议的一些限制和缺点,根据距离汇聚节点的节点距离将网络划分为多个扇区,根据扇区位置为节点分配特定的活动时间,以此来实现高效节能.该协议采用蚁群优化进行簇间通信,每个簇中簇头选择取决于它到BS的距离和剩余能量,中继节点的选择基于到BS的距离、剩余能量和队列大小这3个条件.实验表明与PSO协议和FAMACROW协议相比,本文EACODT协议在能耗、延时和包传输率方面均优于现有方法和性能.     

基于基站辅助定位的无线传感器网络通信协议

无线传感器网络受应用场合和节点结构的限制，要求算法具有低功耗和低复杂度等特点．为此提出了一种基于基站辅助定位的组网算法和路由协议，利用基站对抛撒区域扫描完成网络节点定位和分簇，节点只需接收基站发送的控制信息，节省了通信和计算开销，根据节点剩余能量和信号强度选举簇头、网关，形成以基站为根节点的路由树，减小了成员节点与簇头、簇头与簇头间的通讯耗能，路由协议中定义了源数据包和转发数据包两种数据格式，以实现数据从节点到基站的传输．在此基础上，研究了不同场景下网络的生存期和节点剩余能量、仿真结果表明提出的组网和路由协议能够均衡节点能耗，有效延长网络的生存期．     

基于能量和距离的分簇式WSN路由协议设计

针对典型分簇式路由LEACH协议随机选取簇头节点、分簇不合理等造成的网络节能不理想的情况,提出了一种基于能量和距离的分簇式路由协议EDCRP。通过把节点到基站的距离和其剩余能量作为基站选取簇头的参考因素,借鉴遗传算法中的轮盘赌思想选择簇头,并设置簇头之间的距离阈值,合理选取和分布簇头。通过在Matlab环境下仿真实验,比较了LEACH、DIRECT和EDCRP协议。实验表明,EDCRP协议可改善负载均衡和有效地延长网络生存时间。