基于增强学习的非均匀分簇水声传感器网络能耗研究

近年来,水声传感器网络越来越成为研究的热点,但由于水下环境复杂多变,导致网络中能量消耗不均的问题.针对此问题提出了一种基于增强学习的非均匀分簇的水声传感器网络路径优化算法.该算法首先根据水声传感器网络中节点的深度和剩余能量把传感器节点分成大小不同的簇;然后根据节点的综合属性值选出最佳簇头;最后在数据传输阶段利用增强学习和ε-greedy策略对簇间的传输路径进行决策和学习,寻找最优路由.实验结果表明:本文方法可以有效均衡能耗,并延长网络寿命.     

基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法

针对无线传感器网络节能分簇路由通信时存在数据传输节点死亡数量较多、传输能耗输出较大的问题,提出一种基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法.首先构建网络通信能耗模型,以缩减能耗为目标结合差分蜂群算法及时优化网络节点分布;然后基于网络节点分布优化结果,制定异构无线传感器网络节能分簇方法,使用能量迭代选簇方法确定簇头,获取簇头半径完成异构无线传感器网络的通信节点节能分簇;最后设定通信簇头节点与基站之间的距离,确定节点通信时的路由等级,并结合多跳的路由通信方式,实现异构无线传感器网络的节能路由通信.实验结果表明,利用该方法进行网络节能分簇路由通信时,数据传输节点死亡数量最多为22个,节点传输最大能耗为21 nJ/bit,表明该方法节点通信节能效果较好.     

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.     

基于深度和距离感知的三维水下传感器网络路由算法

由于水下传感器网络具有节点深度差大、定位困难、传输损耗大、电池难以更换等特点,针对二维平面网络提出的传统路由算法和基于地理位置的三维网络路由算法均难以适用。鉴于以上原因,提出一种基于节点深度和距离感知的三维水下传感器网络路由算法———DDSR(Depth and Distance Sensing based Routing)算法。路径节点通过自身安装的深度传感器感知深度,通过接收信号的强度计算出相邻节点间的距离,然后按照向上(水面方向)和向内(sink柱面方向)传输的原则完成路由。仿真结果表明,该算法在网络能耗、传输成功率以及端到端延时等方面均取得令人满意的性能,证明了该算法在三维水下传感器网络中的有效性。同时,该方案具有较低的算法复杂度,易于实用化。     

KACO:基于分簇算法的高能效路由协议

针对无线传感器网络中存在的节点能量受限、网络循环利用周期短、吞吐量少等问题,提出了基于分簇的动态路由协议KACO。算法初始阶段采用改进的K-means聚类和蚁群聚类算法获得网络分簇;综合考虑节点的能量效率、当前节点与基站的距离、节点与簇内其他节点间的距离3个方面的因素选择簇头节点。在数据传输阶段,根据节点间的距离动态调整传输路径,有效地减少了节点在数据传输时的能量消耗。实验结果表明,与其他基于分簇的网络节能方法相比较,该方法取得了较好的性能。     

支持QoS的事件驱动传感器网络异步分簇协议

针对目前基于周期性分簇的同步协议需时间同步、不适应于事件驱动下的传感器网络的问题,提出了一种事件驱动下支持服务质量(QoS)的异步分簇协议,其核心是事件产生时能够保证实时可靠传输,网络分簇按照某一分簇概率异步进行,该概率由簇头的数据传输速率和剩余能量共同决定;无需时间同步,且采用混合式的簇构造算法来选举新簇头.仿真实验结果表明:该协议保证了敏感数据的实时传输,降低了丢包率,并有效地均衡了节点的能量消耗,延长了网络存活期.     

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。     

传感器网络中一种考虑空间相关性的簇内多树路由协议

为了节省传感器网络WSN(wireless sensor networks)中节点之间的通信能耗和提高数据传输的可靠性,提出一种考虑空间相关性的簇内多树路由协议SCMTBRP.SCMTBRP考虑了路由建立时下一跳节点的能量、节点之间的能耗距离以及空间相关性等综合传输成本,在簇内节点和簇头之间建立以簇头为根的多路由树,节...     

一种节点异构的无线传感器网络分簇算法

在无线传感器网络的实际应用中,网络节点通常具有不同的能量和发射功率,提出一种异构的无线传感器网络分簇算法,将监测区域划分为单元格,在存在异构节点的单元格中进行二次划分,在每个单元格中根据节点的剩余能量选举簇头。仿真实验证明,采用分簇方法满足了网络数据传输的可靠性要求、延长了网络的生存周期。     

无线传感器网络中一种能量有效的簇内通信方案

为了提高簇内通信的能耗均衡性,提出了一种能量有效的分簇无线传感器网络簇内空分通信方案--近簇头节点采用单跳传输,远簇头节点多跳传输,给出了空分通信方案的工程实现.仿真结果验证了空分混合通信方案在能量有效性和能耗均衡分配方面的优势.