无线传感网络LEACH协议的优化研究

LEACH( Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy低功耗自适应分簇)算法可以有效地解决传感器节点能量限制的问题,显著地延长整个网络的生命周期。但在分簇簇头的选择过程中仅考虑此节点是否在之前的轮中担任过簇头节点,并未考虑节点剩余的能量与其所处的位置,使得簇头的选择并非最优。针对这种情况,本文在原有LEACH路由算法的基础上从节点剩余能量与节点分布位置两方面对其进行优化,提出了一种新的路由优化算法为I-LEACH。仿真结果显示I-LEACH较LEACH协议延长了网络生存周期,降低了网络总体能耗,使无线传感网的整体性能得到一定提升。     

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.     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由协议

针对决定性簇头选择 (deterministic cluster-head selection,DCHS）协议簇头阈值函数的不足,提出一种能量高效分簇算法(energy efficient clustering,EEC)协议。分析了低功耗自适应集簇分层型（low-energy adaptive clustering hierarchy,LEACH）协议及其改进协议DCHS的设计缺陷,设计了一种新的簇头选举机制,在选举簇头时,不仅考虑节点剩余能量,而且能够保证网络中簇头节点的数量,并且用码分多址 (code division multiple access,CDMA)机制使非簇头入簇,减少了对相邻节点的干扰。仿真结果表明,与LEACH和DCHS协议相比,EEC协议能有效地延长网络生存时间,且网络能耗更加均衡。     

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.     

基于能量优化分簇的WSN路由协议

针对无线传感器网络的特点,在LEACH协议的基础上,提出一种新的能量优化分簇路由算法。该算法使用能量因子修正了LEACH协议中的阈值,产生簇头;再选取距离最近的两个节点形成节点对,选择能量高的节点采集发送数据,采集的数据最后通过簇头融合提交给基站,从而减少了节点的能量消耗。MTLAB仿真结果显示该协议有效延长网络的稳定期。     

无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法

针对无线传感器网络LEACH路由协议簇头分布不均匀、网络拓扑和能量消耗不均衡的问题,提出基于DCHS簇头选择策略的无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法LEACH-MUL。该算法在非簇头节点中选择一个节点作为通信簇头节点,其它簇头节点进行融合后的数据发送到该簇头节点并进行数据再次融合,最后通信簇头节点将数据融合后的结果数据发送到基站BS。LEACH-MUL算法能够有效地均衡节点能耗,提高能量利用率,延长网络寿命。     

基于地理位置划分的无线传感器网络分簇算法

利用分簇算法延长无线传感器网络的生命周期是一个研究热点。基于经典的LEACH路由算法,提出了改进:主要体现在对节点地理位置的划分和在成簇过程中考虑传感器节点的剩余能量以及簇头与非簇头之间的距离。最后用Matlab对LEACH算法和改进后的算法进行仿真,证实了改进后的算法在网络生存时间上比LEACH算法有了很大提高。     

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。     

基于能量均衡策略的无线传感器网络LEACH协议改进

分析了经典的分簇通信协议LEACH.针对LEACH中存在将能量较少的节点选为簇头,从而导致节点加快死亡、网络能量利用率降低的问题,通过改变簇头竞争参数的方法杜绝此现象的发生,均衡了网络中能量的消耗,提高了网络能量的利用率,延长了网络寿命.仿真实验结果表明:BCHSA与LEACH协议相比改进后的协议延长了28%的网络寿命,推迟了第一死亡节点出现时间的27%,并缩短了死亡过程的85.7%将更多的能量用于网络开始死亡之前,提高了能量利用率.     

CCSA:一种能耗均衡的候选簇首选择算法

LEACH协议忽略了节点剩余能量在簇头选举中的重要性,使得能量低的节点可能成为簇头而过早死亡而影响整个网络生命周期.为此,提出了按节点剩余能量进行分级的思想,使得级别高的节点更容易被选举为簇头,另外,对于非簇头节点接收到的多个候选簇头发送的广播消息,根据剩余能量和距离因素综合评价后再选择加入簇.在传输模式上,簇头融合簇内数据后采用多跳方式发送至sink节点,为了使网络能量消耗更均衡,采用非均匀分簇的思想,避免靠近sink的簇头能量过早耗尽.仿真结果表明,本文提出的算法能均衡网络负载,提高网络生命周期.     

一种基于WSN的协议改进算法分析

针对无线传感器网络(WSN)路由协议LEACH 算法中簇首分配不均以及簇首与Sink节点直接通信的问题,提出一种新的无线传感器网络LEACH路由算法.该算法通过节点能量分簇,并在簇首的数据发送过程中引入了改进的多跳路由算法.仿真结果表明,改进后的算法在网络生存时间和节省能量上比LEACH 算法有了很大提高.     

无线传感器网络中基于能量的分级簇算法

针对无线传感器网络中传感器一次性电源供电的特点,提出用极大权中继集的根树模拟虚拟骨干网,构成高效能多级簇树;通过优先选择剩余能量高、与所有邻居交换信息耗能少的传感器节点为簇头的策略和定期更换簇头及移动基站的机制,减小和均衡每个传感器耗能,从而延长全网寿命．仿真结果表明了算法的有效性．     

基于多节点协作的WMSNs图像压缩算法

针对无线多媒体传感器网络能量和计算能力有限,在图像压缩过程中需兼顾压缩能耗和图像质量之间的关系等问题,结合JPEG-XR压缩流程和网络的结构特点,提出一种基于多节点协作的图像压缩方法.构建相机节点到普通邻居节点,再到簇头的网络结构,将图像压缩传输等过程分布于协作簇中;通过协作方法完成压缩流程的多节点协同执行.仿真结果表明,在低码率条件下与JPEG方法相比,该方法的峰值信噪比提高约3 dB;而网络寿命方面,更好地平衡了网络负载,大大延长了网络寿命.      

无线传感器网络中源位置隐私保护方法

随着物联网的迅猛发展,位置隐私被认为是传感器网络中一个重要的安全问题。传统的加密方法不能有效地防止攻击者通过逆向追踪的方式来找到监测物体的位置。针对这些问题并考虑到攻击者具有较强的可视能力,本文提出了一种基于区域和兄弟节点选择的位置隐私保护策略(PRABNS,phantom routing based on area and brother neighbor selecting)。该策略能够使幻影节点均匀分布在源节点周围,并通过对部分区域的选择来使相邻数据包间隔一定的角度,选择兄弟节点来增加源节点到基站路径的多样性。仿真结果表明,该策略能提供更好地隐私保护性,在不增加太多能耗的前提下延长了安全时间。     

基于网络流的无线传感网负载均衡问题算法

在大规模无线传感器网络中,普通节点与有较大能源和计算能力的网关节点相连,由网关融合成员节点的数据并实现数据的长距离路由转发.网关节点负载均衡问题是无线传感器网络路由中的关键问题,Low给出了负载均衡问题一个近似度为3/2的算法,我们举出反例证明此算法的近似度不可能为3/2,并设计了一种新的近似度为2的基于网络流的算法.实验仿真表明,在节点数较多的大规模传感网络中,新算法的近似度更低.     

无线传感器网络中改进的EEUC路由协议

基于对无线传感器网络LEACH(low-energy adaptive clustering hierarchy)协议与EEUC(energy-efficient une-ven clustering)协议的研究,针对EEUC协议中存在的候选簇首选择未考虑当选最终簇首次数、下一跳簇首选择主要考虑网络能量开销指标和频繁构造簇浪费能量问题,提出了改进的EEUC(improved-EEUC,I-EEUC)协议。I-EE-UC协议中,借鉴LEACH协议中簇首选择策略对EEUC协议中候选簇首选择进行改进,并且在选择下一跳簇首时综合考虑网络能量开销指标,下一跳簇首剩余能量与簇内成员数目等因素。为减少传输控制信息能耗且不降低网络能量效率,采用每2次数据收集后重新构造簇。仿真结果表明,新改进的协议让节点轮流担任最终簇首,有效地均衡了网络中节点的能耗,延长网络的存活时间。     

Adhoc网络中由接收者发起信道预约的节能措施

针对Adhoc网络中节点的有限能量供给问题,提出了一种基于由接收者发起信道预约的节能措施。在MACA-BI的帧中引入了数据总长、睡眠时间预测等字段,使得在不影响通信的基础上,节点尽可能处于睡眠状态,并以节点剩余能量为参数确定优先级,避免局部节点能量消耗过快,提高网络的整体寿命。     

基于节点信任度和博弈论的Ad hoc 网络路由算法

节点能耗和路径可靠性是移动自组织网络路由需要考虑的关键因素。为了提高能量利用率以及实现网络收益的最大化,在节点理性、自私的前提下,运用博弈论方法建立了转发节点选择的重复博弈模型,设计了节点信任度评价函数,并采用惩戒机制来威慑自私节点,迫使其自愿采取协同合作的策略。仿真结果表明,提出的路由算法能够均衡网络的能量消耗,提高分组投递率,延长网络的生存时间。     

基于阶梯式拓扑结构的WSN半动态路由算法

针对全动态路由算法随着网络规模的增大其拓扑管理能耗剧增的不足,提出一种半动态路由算法.该算法创建了以簇为基本单元的阶梯式网络拓扑模型,根据无线信道传输模型确定簇的覆盖并建立簇到基站的多跳梯度场,在梯度场中采用有序、定向的数据传送方式,实现信息以链路最短的距离向基站汇聚,并在簇内创建了一套簇头轮转机制,以实现簇内能耗平衡.对该算法能耗的定量分析和具体场景的仿真结果表明,该算法大大减少了拓扑管理和数据传送过程中的通信能耗,尤其是随着网络规模的增大,与LEACH算法相比具有明显的节能效果.     

基于网络流的无线传感网负载均衡问题算法

在大规模无线传感器网络中,普通节点与有较大能源和计算能力的网关节点相连,由网关融合成员节点的数据并实现数据的长距离路由转发．网关节点负载均衡问题是无线传感器网络路由中的关键问题,Low给出了负载均衡问题一个近似度为3／2的算法,我们举出反例证明此算法的近似度不可能为3／2,并设计了一种新的近似度为2的基于网络流的算法．实验仿真表明,在节点数较多的大规模传感网络中,新算法的近似度更低．