IEEE802.15.4传感网络一种降低RDC路由协议

在无线传感网络WSN(wireless sensor network)中,传感节点依据不同的路由协议向Sink发送数据,传感节点一直处于工作状态,即无线工作周期RDC(Radio duty cycle)达到100%,加快了能量消耗,降低了网络寿命.为此,本文提出MUCBR(Mesh-under cluster-based routing)路由协议,降低RDC.MUBCR协议基于IEEE 802.15.4平台,并通过Contiki operating system进行实施.MUBCR协议采用Clustering技术,并结合Mesh-under路由协议,将网络划分不同的簇Cluster,并为每个Cluster选择一个簇头CH(Cluster head).CH给Cluster内成员随机分配工作时隙(time-reference).传感节点仅在自己的时隙内发送或接收数据,降低RDC.同时,通过随机分配时隙,降低了数据包传输的碰撞.通过Contiki operating system仿真,提出MUCBR的RDC低至0.08%,能量消耗也仅占同类算法RPL约40%、RIME约25%.与802.15.4标准相比,MUCBR的碰撞概率降低了40%.     

基于最大共享路径的无线传感反应网络路由协议设计

针对无线传感反应网络低功耗路由设计需求,提出了一种基于最大共享路径的无线传感反应网络路由协议设计方案,通过在无线传感反应传感网络结构中,选取无线传感节点以及反应节点,构建一个从事件源到其他反应节点的具备最大共享路径的传播策略.以此在确保无线传感反应网络数据传输的可靠性的前提下,尽可能的降低整个无线传感网络中的能量消耗,仿真测试表明,本文设计的无线传感反应网络路由协议,比传统的贪婪算法传输跳级高5.6％.整个传输网络的平均能量消耗,降低约27.3％.     

基于分簇的Ad Hoc网络媒体接入控制协议C-USAP

在未来大规模无线自组织网络中,不但要保证数据的高效传输,还要保证能够适应网络拓扑结构的快速变化.现有的M-USAP(改进的统一时隙分配协议)能够在一帧内完成全网控制信息的交互,每个节点拥有全网路由信息,在小规模网络中能够快速适应网络拓扑结构的变化.但是随着网络规模的增大,存在路由开销大、收敛慢、端到端时延大、节点吞吐量小、时隙复用率低和网络反应迟钝等问题.针对上述问题,提出一种适用于大规模无线自组织网络的媒体接入控制协议CUSAP(分簇式统一时隙分配协议).该协议基于分簇思想,簇内采用动态时分多址协议,簇间采用多频段分割技术,实现高效的簇内和簇间节点交互.仿真结果表明:该协议具有路由收敛快、业务收发平稳、端到端时延小、时隙复用率高和网络灵活等特点.     

异构传感网中一种能量均衡非均匀分簇算法

分簇路由协议是无线传感网中减少能量消耗、延长网络寿命的一种重要手段.大部分分簇路由协议基于均匀分簇算法,却忽略了无线传感网单跳路由协议中远离基站的簇头需要消耗更多能量,从而导致整个网络能量消耗不均匀.针对以上问题,提出异构传感网中一种能量均衡非均匀分簇算法.一方面,簇头选取阶段,在考虑节点剩余能量的同时,引入非均匀竞争机制;另一方面,簇构建阶段,为节点选取簇头时,不仅考虑簇头剩余能量、节点与簇头间距,也考虑节点与基站间距.仿真结果表明,与LEACH,SEP,DEEC分簇算法相比,该算法有效均衡了簇头的能量消耗、延长了网络寿命.     

基于状态分布式传感网络的多播路由算法研究

针对在无线传感网中存在的延迟等待时间、节能比、吞吐率等参数会限制多播路由的问题,提出基于状态分布式传感网络的多播路由算法(SDSMR).算法结构中包含簇头(CH)节点、核心节点(CNs)与传感器节点(SNs),其中CH节点和CNs构成核心节点网络,核心节点网络中的CNs与SNs构成核心节点网络支持的多播树,CH节点可以进行拓扑控制、路由和监视SNs的能量状态,CNs存储多播路由状态信息,可以最小化链路故障期间的路由复杂性,SNs参与核心节点网络支持的多播路由,节约了CNs的能量消耗,从而提高整个网络的性能.将SDSMR算法与HGMR算法、DCAMEM算法进行对比仿真实验,结果表明采用SDSMR算法能够有效减少延迟等待时间,提高节能比与吞吐率,并表现出良好的系统性能.     

基于混沌-量子粒子群的分簇路由算法

针对粒子群分簇路由优化算法存在的收敛速度慢、 易陷入局部最优等问题, 提出一种混沌-量子粒子群 的双子粒子群分簇路由算法。 该算法以簇头的能量、 簇头与汇聚节点的距离以及与簇内成员节点的距离构造 最优簇头的代价函数, 主粒子群利用混沌粒子群寻优, 辅粒子群利用量子粒子群寻优, 加入量子波动理论, 使 算法具有较好的全局收敛性。 双子粒子群采用收敛速度快的凹函数递减策略优化权重。 仿真结果验证了该算 法可使无线传感网络节点能量消耗均衡化, 显著延长网络生命周期, 与 LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议、 PSO-C(Cluster setup using Particle Swarm Optimization algorithm)协议相比生命周期分别延长了 80. 1%和 41. 4%。     

无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析

为了提高无线传感网络分簇节点节能传输控制能力,提出基于最优节能控制的无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析方法.构建无线传感网络分簇节点优化部署模型,建立路由均衡控制下的无线传感网络分簇节点节能传输低能耗调度信道模型,采用自适应均衡的路由转发控制协议实现无线传感网络分簇节点节能路由探测协议设计,提取无线传感网络节点传输的相干性特征值,结合模糊特征提取方法进行无线传感网络分簇节点节能传输过程中的最优特征量提取,实现网络分簇节点节能传输的优化控制和自适应均衡调度.仿真结果表明,采用该方法进行网络分簇节点节能传输的自适应能量均衡性较好,数据转发的成功率较高,具有很好的节点数据收发控制和节能传输能力.     

WSN中带有分布式入侵检测的分簇路由协议

在无线传感器网络中,基于分簇的路由协议在节能、数据预处理等方面有突出表现.但是,由于其通信的可靠性和安全性在很大程度上依赖簇头,造成了严重的安全隐患.为了解决这一问题,提出了一种带有分布式入侵检测的分簇路由协议DID(distributed intrusion detection).该协议通过发动无线传感器网络中的普通节点,利用预置密钥识别入侵簇头.实验结果表明,DID的能量消耗与入侵节点容忍度呈线性关系,与经典的分簇路由协议相比,额外能耗很小.     

基于RBF神经网络的WSN前端网络节点选取算法

为降低无线传感器网络(WSN)的能量消耗和减少节点采集信息冗余,提出一种基于RBF神经网络的WSN前端网络节点选取算法,通过将无线传感网络的分簇路由ERC协议与RBF神经网络联结起来,运用神经网络异或运算对WSN前端节点的选取,使得信息冗余节点休眠,减少网络中节点工作个数,降低节点能量损耗,从而延长网络寿命。经仿真测试,该算法可以有效选择节点,同时还验证了本算法在环境温湿度监测等方面的时效性。     

基于博弈论的无线传感器网络分簇路由协议

针对基于无线传感器网络的大田农业智能灌溉系统,分析了灌溉控制子网的网络拓扑结构,设计了一种分布式二级路由协议(DTTR).该协议由簇内路由和簇间路由2个部分组成,前者采用基于TDMA的星型单跳组网方式,后者采用多跳Mesh组网方式.在簇间多跳路由算法中引入博弈理论,利用多阶段有限次重复博弈及基于LQI的链路质量度量方法,较好地解决了网络在多种约束下的均衡问题.分析与仿真结果表明,与常用的MintRoute协议相比,DTTR协议能在保证数据传送可靠性的基础上平衡节点能量消耗,降低由于个别节点暂时能量耗尽而导致网络阶段性失效的危险,吞吐率提高约25%,剩余能量标准差降低约30%.     

一种分簇式无线传感器网络中高效的路由协议

分簇式无线传感器网络中,由于簇头节点担负数据融合的任务,减少了数据通信量,使得该类网络适合于大规模网络的部署.但已提出的分簇式路由协议中,节点通信过程中耗费的能量多、不能有效地均衡节点消耗的能量,以致部分节点失效快、网络生存时间短.针对现有的分簇式无线传感器网络路由协议的不足,提出一种改进的路由协议,该协议能进一步减少节点的能量消耗,延长网络的生存周期.     

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,导致出现节点分布不均匀、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。     

基于双簇头无线传感器网络分簇算法的研究

针对无线传感器网络分簇协议中簇头及附近节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于双簇头的无线传感器网络分簇路由算法。该算法利用双簇头的网络模型来解决节点侦测信道消耗能量的问题;构造了适应值函数和能量消耗函数用于选择和优化簇头,提高网络能量消耗的均衡性,降低网络能耗。实验结果证明了该算法的有效性。     

基于时分频分的无线传感器分簇网络MAC层协议

针对无线传感器网络节点能量有限的特点,提出了一种应用于簇结构的媒质接入控制（MAC）协议．即FT-MAC协议．该协议在簇内使用分时通信,利用粒子群算法优化时隙分配,减小状态转换的能量消耗,为了消除网络通信中的簇间干扰,FT-MAC使用启发式搜索算法为相邻簇分配不同的频率,在仅需保持簇内时间同步的条件下,FT-MAC通过网关节点的特殊工作模式实现了簇间通信,避免了全网时间同步所造成的大量能耗．仿真结果表明,与其他媒质接入控制协议相比,FT-MAC具有能耗小、网络数据包延迟时间短的优点．能满足大规模无线传感器网络应用的需要．     

改进LEACH的传感器网络分簇路由算法

针对当前无线传感器网络分簇路由算法存在的节点能耗不平均、 节点过早死亡等缺陷, 提出一种改进低功耗自适应分簇(LEACH)的无线传感器网络路由算法. 首先针对无线传感器节点过早死亡的问题, 引入簇半径动态确定方式, 将整个无线传感器网络划分为多个不均匀的簇; 然后考虑簇首能量消耗过快的问题, 结合簇首所在位置和节点剩余能量选择每轮中的簇首; 最后改进数据传输机制保证节点能量消耗均衡, 并在MATLAB 2014平台上对无线传感器网络分簇路由算法的性能进行测试. 测试结果表明, 改进LEACH算法较好地解决了节点过早死亡的难题, 延长了无线传感器网络的寿命, 平衡了各节点能量消耗, 整个无线传感器网络的性能显著优于其他对比算法.     

基于反向传播树的传感网路由算法

本文在分析无线传感器网络LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议的基础上,提出了一种新的基于反向传播树的聚簇路由协议BPT-CR(Back Propagation Tree based Cluster Routing),该协议簇头的选择综合考虑节点剩余能量和数据融合等因素,采用周期性轮换机制,有利于延长传感器网络的生存时间;路由的选择采用基于地理位置的反向传播树路由策略,有利于降低路由选择的复杂度,提高网络的吞吐量。     

一种基于分簇与分层相结合的无线传感器路由协议

本文在LEACH算法的基础上,提出了一种基于分簇与分层相结合的无线传感器路由协议。该协议结合了层次路由协议中的分簇路由和基于定向扩散路由思想的分层路由:分簇路由结合数据融合技术可以大幅度的降低网络中数据冗余,分层路由使得数据转发有一定的方向性;二者都相结合降低了网络能耗和延长网络生存周期。另外睡眠机制和多跳传输方式的应用,有效均衡网络节点的能量消耗。     

无线传感器网络动态调度分簇算法

提出了一种基于K均值的无线传感器网络动态调度分簇算法(DSCA),不但考虑了能量感知这一重要问题,还针对无线传感网络的稳定性和可靠性,提出了节点的同步失效概念,通过采用K均值得到更加平衡的分簇,使得能量消耗更加平衡.该算法发展了一种基于信号接收强度指标(RSSI)而无需知道节点坐标的簇质心求解方法,提出了基于局部信息集中的动态多簇头选举机制和动态时分复用(TDMA)通信轮数分配机制,这些机制使无线传感网络的能量消耗达到了高度均衡,保证了节点的同步失效,提高了传感网络的稳定性和可靠性.仿真结果表明,算法可以减少约70%的簇重构次数.     

一种基于双功能节点的节能多跳路由协议

针对无线传感网融合节点位置欠佳和传感器节点的能量消耗不均会严重影响网络生存周期的问题,提出了一种基于双功能节点的节能多跳路由协议。该协议综合考虑节点的能量、位置以及所在层次区域等多种因素,通过引入通信节点来重组网格和中继网格间路由,减轻了网格融合节点的开销,均衡了网络的能量分布。仿真结果表明,该路由协议的网络生命周期比Multi hop EEBCDA等协议至少延长17.5%,且节点的能量消耗更加均衡。     

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.