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.     

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     

介入移动汇聚节点的无线传感器网络高效数据收集方法

引入移动汇聚节点解决无线传感器网络高效数据收集问题.网络中固定汇聚节点与移动汇聚节点共存,全部传感器节点都拥有维护到固定汇聚节点的路由,移动汇聚节点进入网络后定期向其附近小范围内的传感器节点扩散自己的声明信息,传感器节点向距自己跳数最小的汇聚节点发送或转发数据包.移动汇聚节点和距离其一跳的传感器节点之间通过有效的应答机制来保证数据的可靠传输.通过仿真结果显示引入移动汇聚节点的数据收集在节省能耗方面明显优于传统网络.在延长网络生存时间的同时,可以获得较高的数据传输成功率和较短的数据传输延迟.     

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.     

Efficient Algorithm for Prolonging Network Lifetime of Wireless Sensor Networks

One of the fundamental design challenges in designing a Wireless Sensor Network (WSN) is to maximize the network lifetime,as each sensor node of the network is equipped with a limited power battery.To overcome this challenge,different methods were developed in the last few years using such techniques as network protocols,data fusion algorithms using low power,energy efficient routing,and locating optimal sink position.This paper focuses on finding the optimal sink position.Relay nodes are introduced in conjunction with the sensor nodes to mitigate network geometric deficiencies since in most other approaches the sensor nodes close to the sink become heavily involved in data forwarding and,thus,their batteries are quickly depleted.A Particle Swarm Optimization (PSO) based algorithm is used to locate the optimal sink position with respect to those relay nodes to make the network more energy efficient.The relay nodes communicate with the sink instead of the sensor nodes.Tests show that this approach can save at least 40% of the energy and prolong the network lifetime.     

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.     

基于增强LEACH协议的无线传感器网络恶意节点检测模型

针对现有无线传感器网络恶意节点检测方法效率较低的不足,提出一种基于增强低功耗自适应集簇分层（enhanced low energy adaptive clustering hierarchy,enhanced LEACH）路由协议信誉机制的恶意节点检测（malicious node detection based on enhanced LEACH with reputation,MNDELR）模型.在无线传感器网络中使用增强LEACH路由协议选取簇首节点,其余节点选择对应簇首形成各簇集群并确定网络数据包传递路径.节点在数据包内添加节点编号、信誉评价等信息并按传递路径将数据包发送至汇聚节点;汇聚节点解析获取数据包内节点编号并与源节点编号比较判定,形成可疑节点列表;计算节点信誉值并与阈值比较判定网络中的恶意节点.实验结果表明,与其他方法相比,MNDELR模型在无线传感器网络中对恶意节点的检测效果较为显著.      

基于多目标优化函数的无线传感器网络负载均衡路由协议

针对目前无线传感器网络路由协议在延长网络生存期和提高网络整体性能等方面存在的缺陷,以平衡网络中节点能量消耗、延长网络生存期为优化目标,提出了一种基于多目标优化函数路由协议. 该协议将节点可用能量、路由跳数和节点之间物理距离等参数引入到路由选择函数中,以实现最优路径的建立和对无线传感器网络性能的综合优化. NS2仿真结果表明,与传统的定向扩散协议相比,数据发送成功率提高了15. 3%,网络能量利用率提升了9. 7%,网络生存期延长约12%,在无线传感器网络中具有显著的优越性.     

考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法设计

传统方法设计无线传感网络路由中,往往忽略了节点的能量消耗以及不同节点能耗的差异性,导致节点分布不均匀,路由平衡度较差,整体开销成本较大,能耗高等问题。为此,提出了考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法。构建节点能耗模型,建立无线传感网络梯度和传感器节点之间的信息素,结合蚁群算法求解整体能耗模型,实现无线传感网络平衡路由的算法设计。实验结果表明,所提方法可提高无线传感网络中节点的均匀分布能力,降低整体能耗开销,减少能量消耗,有效实现无线传感网络平衡路由的算法设计。     

基于蚁群-遗传的无线传感器网络路由算法

提出了一种基于蚁群 - 遗传的无线传感器网络路由算法.通过有限寿命的蚂蚁在源节点与目的节点之间的运动获取多个备选路径,然后把每一个备选路径视为一个基因序列,通过选择、交叉和变异操作获得路径的优化,并适时进行路由维护.仿真结果表明,本算法减少了能耗,延长了网络生存时间,提高了网络的可靠性和自适应性.     

传感器网络分布式能量平衡路由

提出一种分布式能量平衡路由算法,该算法根据邻接点的能量和状态信息达到各个节点能耗的平均.对能耗过大的节点采取保护措施,汇聚节点sink在广播兴趣阶段形成一棵广播树,各个节点距sink节点的远近不同即在广播树中处于不同的层次,从而传播网络中的任一节点就有父节点、兄弟节点和子孙节点,使得所选路径为距sink节点最短即路径最短能量平衡路由,节点感知各层次节点情况就可以根据其能量信息来重选路径.分析和仿真结果表明,这种路由方法计算简单,所需信息传输量小,可有效提高网络的生命期.     

无线传感器网络数据聚合网络划分算法

提出了一种应用于无线传感器网络数据聚合的有效划分算法算法选取网络中一组无环连通点集抽象为广义数据汇聚点集．当传感器节点进行数据汇报时,信源节点依按需路由策略将数据传送到广义数据汇聚点集中数据在广义数据汇聚点集内经过在网计算,依表驱动路由快速转发至sink．理论计算确定最优广义数据汇聚点集选取方式,提出分布式“贪婪远跳”算法构建广义数据汇聚点集．仿真论证该优化选择保证网络内任意节点两跳可达广义数据汇聚点集的概率为97％,分析数据传输性能证明了该算法的有效性．     

基于位置信息的WSN数据汇聚路由算法

文章以无线传感器网络在建筑环境下的应用为研究背景,根据建筑能耗监测系统中无线数据传输网络特性,按位置信息对网络节点进行分簇,设计网络2级结构模型;并设计适合该网络模型的基于位置信息的WSN数据汇聚路由算法,保证簇头节点从邻居列表中选择最佳下一跳节点,最终实现与Sink节点的数据通信功能。仿真分析表明所设计的路由算法具有低时延、高可靠性、节能等优点。     

基于证据理论加权融合的无线传感器网络路由算法

针对当前无线传感器网络路由算法存在数据传输成功率低、 网络时延长和丢包率高等缺陷, 为获得更优的数据传输结果, 提出一种基于证据理论加权融合 的无线传感器网络路由算法. 首先引入聚类分析算法对无线传感器网络进行分簇, 使簇首的分布更均匀, 解决簇首过于集中、 簇成员节点分配不合理的问题; 然后采用证据理论计算剩余能量、 节点间通信距离、通信能耗的权值, 并根据权值对每个节点的性能进行综合评价, 根据综合评价结果选择每个簇最合理的簇首; 最后与其他无线传感器网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 相对于对比算法, 该算法数据时延均值和丢包率均大幅度减少, 改善了数据传输成功率, 使节点之间的能耗更均衡, 延长了无线传感器网络的生存周期, 建立的无线传感器网络路由可靠性更高.     

基于ZigBee的无线传感器网络的自愈功能

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中如何延长路由节点的生命期和保证网络正常运行非常重要.以WSN主控芯片CC2430为硬件基础,建立了在ZigBee协议下固定节点的链状网络路由模型,提出了一种网络自愈的方法,即为每跳路由节点配备一个备用路由节点,利用高斯算法对各路由节点接收信号强度(received signal strength indi-cation,RSSI)值进行检测,依据检测的RSSI值判定电池的供电情况,进而决定是否启动处于睡眠的备用路由代替当前路由承担相应的工作.实验结果表明,在没有环境因素的情况下,可以较好地实现自愈功能.     

基于证据理论加权融合的无线传感器网络路由算法

针对当前无线传感器网络路由算法存在数据传输成功率低、 网络时延长和丢包率高等缺陷, 为获得更优的数据传输结果, 提出一种基于证据理论加权融合 的无线传感器网络路由算法. 首先引入聚类分析算法对无线传感器网络进行分簇, 使簇首的分布更均匀, 解决簇首过于集中、 簇成员节点分配不合理的问题; 然后采用证据理论计算剩余能量、 节点间通信距离、通信能耗的权值, 并根据权值对每个节点的性能进行综合评价, 根据综合评价结果选择每个簇最合理的簇首; 最后与其他无线传感器网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 相对于对比算法, 该算法数据时延均值和丢包率均大幅度减少, 改善了数据传输成功率, 使节点之间的能耗更均衡, 延长了无线传感器网络的生存周期, 建立的无线传感器网络路由可靠性更高.     

采用时分多址的主动式高动态传感器路由协议

提出一种基于移动无线传感器网络(MWSN)的主动式高动态传感器路由(AHDSR)协议.通过简单的跳数度量,使数据朝移动环境中的汇聚节点路由时保持动态和鲁棒.AHDSR协议使用时分多址(TDMA)MAC层保持移动环境中梯度指标,同时,使用盲转发技术将信息以多途径的方式在网络中传递.运用OPNET建模模块进行仿真,并提供一种离散时间仿真器.仿真结果表明:与其他同类方法相比,提出的协议在数据包投递率、平均数据包时延、吞吐量和开销方面的表现更加适合多种移动网络场景.     

无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由

针对传感器节点能量受限的特点，提出了一种无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由（load balancing multi-path routing,LBMPR）协议．LBMPR依赖传感器节点的地理位置生成从源节点到sink节点的多条路径，数据通信均匀分布于不同路径上，从而达到节点间的负载平衡，延长了网络的寿命．仿真实验表明，若选择适当的参数a和b，较之mesh-2和mesh-3，LBMPR能获得更好的负载平衡性能．