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．     

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.     

异构网络中基于DEEC的非均匀分簇路由算法

针对异构无线传感器网络中分布式节能分簇路由(DEEC)存在的能量空洞现象,提出一种改进算法EIDEEC。该算法一方面在簇头选举阶段,通过调整簇头选举概率,实现非均匀分簇;另一方面在簇形成阶段,通过将节点与sink的距离与距离阈值进行比较,判断节点是单跳或者经过簇头转发的形式进行数据传输。通过两方面的改进,克服能量空洞现象。经仿真验证,EIDEEC算法的网络生存周期、基站数据接收量和节点平均剩余能量较DEEC算法均有所提高。     

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.     

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.     

无线传感器网络分簇路由算法及其改进

无线传感器网络的能量有限是限制其作用的重要因素,因此如何高效使用能源并延长节点寿命成为研究的热点.结合已有算法,提出了一种改进的分簇路由算法,将簇头的选举由原先的随机选举变为基于剩余能量的选举,以平衡网络负载;在数据传输过程中采用多跳的通信方式降低簇节点的通信负载.仿真结果实现了节能、平衡节点能耗、延长网络寿命的目的.     

面向农业监测的无线传感器网络分簇路由算法

针对在农业监测背景下无线传感器网络的特点,从节点部署、簇的划分、簇首的选举、簇间通信等方面对无线传感器网络路由算法进行了研究和改进。仿真结果表明,算法能够有效地改进网络性能,延长网络存活时间。     

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.     

利用蚁群优化的非均匀分簇无线传感器网络路由算法

针对无线传感器网络路由非均匀分簇中随机簇首选举路由的可靠性和实时性问题,提出一种新的无线传感器网络路由算法.该算法的核心是:通过蚁群优化来改变非均匀分簇算法的周期性簇首选举方式,即只在第一轮执行簇首选举和路径搜索,其他轮次采用簇内调整和路由更新;通过引入路由可靠性和实时性指标达到自组织、自适应和动态优化来建立和维护路由.簇首选举采用竞选,所有节点参与竞选,并且将节点剩余能量和节点到汇聚点的距离作为评价标准,以保证簇内能量效率最高的节点成为新簇首.路径搜索采用蚁群算法进行,即搜索网络中所有的簇首和汇聚点,以寻找从各个簇首到汇聚点代价最小的多跳路由.仿真结果表明,所提算法在能耗和链路可靠性方面比非均匀分簇算法的性能更好,即在较长的时间内具有更多的存活节点,网络丢包率小.     

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。     

基于正六边形网格划分的改进非均匀分簇算法

针对非均匀分簇路由算法中频繁簇头选举带来的簇内和簇间能耗、网络部署密集易造成数据冗余等问题,提出一种基于正六边形网格划分的改进非均匀分簇算法(HGUC)。首先,将网络正六边形网格划分,遍历选举每个网格能量最大的节点作为备选簇头;其次,考虑最优簇头数、剩余能量和节点密度确定最终簇头和修改竞争半径,从而减少能耗,降低数据冗余。仿真结果表明,HGUC算法与LEACH算法、非均匀成簇EEUC算法对比,网络生存寿命分别延长了58.84%、51.68%.     

一种基于蜂窝模型改进的分簇路由算法

为进一步提高无线传感器网络的能量有效性、网络可靠性并延长网络寿命,提出了一种基于蜂窝模型改进的无线传感器网络分簇路由算法。该算法引入正六角形蜂窝模型作为网络中传感器节点的分簇结构,并结合节点间的角度比和距离比感知位置自主选择簇头。仿真结果显示,该算法与传统的LEACH分簇算法和基于位置的GAF分簇算法相比,有效地抑制了孤立节点的产生,均衡了网络能量和负载,提高了网络能量有效性,确保了网络可靠性,延长了网络的生命周期。     

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。     

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。     

无线传感器网络基于节点调度的双簇头路由协议

为了延长无线传感器网络的生命周期,提高节点能量利用率,将分簇与节点调度相结合,提出了一种基于节点调度的双簇头的路由协议.该算法利用节点调度实现网络中冗余节点查找,减少分簇时活跃节点;考虑节点和基站的距离及能量,优化选择主、副簇头,副簇头优先选择冗余节点.主簇头用以收集和融合簇内节点的信息,副簇头负责与基站进行通信.仿真结果表明,新算法能有效节约网络能量、平衡节点能耗、延长网络生存时间.     

基于嵌套细菌觅食优化算法的WSN分簇路由协议研究

针对现有的用于无线传感器网络(WSN)的分簇路由协议,存在着所有簇头直接与汇聚节点通信、远离汇聚节点的簇头能量消耗过快等一系列的问题,根据嵌套细菌觅食算法(NBFA)及WSN分簇路由算法的特点,对NBFA进行改进并引入到WSN分簇路由机制中,提出一种基于改进细菌觅食算法的WSN分簇路由算法;该算法将到汇聚节点的距离设定为启发函数以找到簇头下沉的最佳路径和提高细菌觅食算法的效率,同时考虑该节点的剩余能量,在数据传输过程中,减少簇头节点的能量消耗,进而实现节点能量的高效利用,增强网络的使用寿命,以实现网络通信的高效。通过仿真,结果表明,该算法是可行的、有效的。     

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。     

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。