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     

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．     

无线传感器网络中基于环的非均匀分簇路由算法

就无线传感器网络中的能量利用效率和负载平衡问题进行了研究,提出了一种基于环的非均匀分簇路由协议(NRCR)。在该协议中,节点分布在相同间隔的同心圆环中。通过最优化的簇头数目,同心圆环被分为不同大小的网格,由网格来组成簇。同时根据剩余能量和节点的位置选择簇头。最后,通过旋转网格改变节点的相对位置来平衡网络负载。仿真结果表明NRCR能有效均衡节点之间的能量消耗,延长网络寿命。     

矿井无线传感器网络非均匀分簇路由算法研究

针对矿井带状网络拓扑结构、信息流量不均衡、节点间能耗严重不均匀等问题,提出了一种矿用带状能耗均衡的非均匀分簇路由协议算法。该算法的簇首竞选机制综合考虑了节点与汇聚节点距离、节点能量及节点密度,同时充分降低了候选节点竞选时的计算量。实验表明,该算法有效的改善了矿井下无线传感器网络"热区"效应,降低了网络能耗和网络通信量,显著延长了网络存活时间。     

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.     

分层的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

为解决无线传感器网络分簇路由算法因簇间长距离通信而带来的高能耗以及路由寻址复杂的问题,提出了一种基于分层的非均匀分簇路由算法。该算法对非均匀分簇算法进行了改进,在竞争半径的计算上同时考虑了节点的位置和剩余能量,以使簇头的负载更加均衡。采用层间多跳通信方式进行数据传输,不仅避免了节点的长距离通信问题,而且简化了数据转发过程。仿真实验表明：与低功耗自适应分簇路由算法和非均匀分簇算法相比,该算法能够有效地节约簇头的能耗,减少网络的系统能量开销,延长网络的工作周期。     

高性能无线传感器网络分簇算法

为解决无线传感器网络中经典低能量自适应分簇算法产生的簇头数量分布不稳定,从而导致网络生存时间变短问题,提出一种基于双重选举机制的分簇算法(TSSCH).仿真结果表明,与经典低能量自适应分簇算法(LEACH)相比,TSSCH算法可保证无线传感器网络的簇头数量更加合理地分布在最优值周围,从而能够更好地均衡无线传感器网络负载,达到延长无线传感器网络生命期的目的.     

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.     

无线传感器网络中面向动态多跳的非均匀分簇路由

针对无线传感器网络中因均匀分簇而导致任务重的簇过早耗尽能量、整个网络失效的问题,提出一种自适应的动态多跳非均匀分簇方法,将传感器网络中的簇根据实际需要进行不均匀划分,承担任务较轻的簇划分得较小,而承担任务较重的簇则较大.通过均衡簇能量与其所承担的任务,有效地延长网络的生命周期.然后,将该方法应用于2种典型的路由算法LEACH和HEED.研究结果表明:在采用这种非均匀的分簇算法后,传感器网络的生存时间平均减小5％左右.     

基于路由代价的无线传感器网络蚁群路由算法

能耗最小化和能耗均衡是无线传感器网络路由算法的两个主要问题.文中从无线传感器网络蚁群路由算法出发,分析了启发式因子的各种构建方式对能耗最小化和能耗均衡的影响,提出了无线传感器网络的路由代价模型,并以此构建启发式因子.对比各种构建方式的仿真结果可以看出,使用路由代价构建启发式因子更为合理,该构建方式在网络寿命和均衡性方面...     

基于能量均衡的WSN多跳非均匀分簇路由算法

在无线传感器网络路由协议中采用多跳通信的方式能够减少通讯距离、增强网络通讯的稳定性并提高网络能量利用效率,但是,由于靠近汇聚节点的簇头需要转发大量数据,容易导致能量快速衰竭而失效,造成"能量空洞"现象.提出了一种新型的基于能量均衡的多跳非均匀分簇路由算法(MUCRA),采用逐层成簇的策略,簇头以一定的半径广播分层信号,...     

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.     

无线传感器网络中基于双向分工蚁群的QoS路由算法

无线传感器网络中的Qos路由虽能提供有保证的差别服务,但却是一个NP完全问题,而蚁群算法能有效解决该类问题．针对基本蚁群算法在无线传感器网络QoS路由应用上收敛速度慢和易陷入局部最优解的不足,提出了一种基于双向分工蚁群的QoS路由算法．该算法通过采用局部更新与全局更新相结合的规则,并使用双向分工蚁群搜索机制有效提高收敛速度,从而获得全局最优解．仿真结果表明,该算法能快速获得有效的QoS路径．     

基于蚁群算法的无线Mesh网公平路由算法

无线Mesh网的集中式控制结构容易导致网络带宽负载分配的不均衡,为此文中在引入最小每用户平均带宽这一路由公平性评价标准的基础上,提出了一种基于蚁群算法的带宽公平分配路由算法.该算法通过蚂蚁周游的优化功能来最大化最小每用户平均带宽,从而达到平衡流量负载、为每用户提供公平带宽分配的目的.仿真结果表明,与现有算法相比,文中算法的复杂度和平均路径长度有所增加,但带宽分配结果更公平.     

无线传感器网络簇类路由协议的分析

无线传感器网络是由大量低功耗的传感器组成.由于无线传感器的能量有限,所以如何延长传感器网络寿命成为设计路由协议的关键问题.为此,分析了无线传感器的簇类路由协议LEACH协议和LEACH-C协议,针对它们存在的缺陷,提出一种新的路由协议LEACH-NEW协议,该路由协议改变原协议的一跳路由为多跳路由,并用仿真软件NS2对3个协议进行仿真比较.由仿真结果可以看出,LEACH-NEW协议较其它2种协议显著地提高了网络寿命.     

基于聚类蚁群算法的多车辆路径优化系统的实现

针对模型的可行性和有效性进行大量的仿真实验,首先对算法进行实现,然后通过仿真实验对不同规模的配送进行仿真配送,模型针对单车辆、多车辆、路径最优、时间最优4个方面进行仿真,其能够在较短的时间内得到优化结果,将大大提高搜索效率.     

基于量子遗传算法的无线传感网络路由优化

考虑到无线传感网络(WSN)传感器节点的能量有限性,分析了WSN的网络模型和能量模型,提出一种基于改进量子遗传算法的路由优化算法.利用复杂连续函数测试,验证了算法的性能和可行性.经仿真分析,证明该算法应用于WSN路由优化问题时,能更快速和更稳定地求解最小能量代价的数据传输路径,从而减少WSN传感器节点的能量消耗,延长整个WSN网络的使用寿命.     

一种能量有效的无线传感器网络分簇路由算法

为减少无线传感器网络能耗、延长网络的生存周期,基于经典的低功耗自适应分簇算法(LEACH),提出了一种新的能量有效的分簇算法.算法的主要思想是综合网络能量分布和簇首间位置分布来优化簇首选择,从而在使簇分布更均匀的同时,进一步保证了网络内节点负载均衡.仿真和分析表明,该算法是一种有效的分簇路由算法.     

无线网络中基于蚁群算法的QoS组播路由算法

为了将传统基于蚁群算法的QoS组播路由算法应用于无线网络,针对蚁群算法收敛速度慢和无线网络节点能量有限的特点,提出一种无线网络中基于蚁群算法的QoS组播路由算法。在选路时利用节点电量选择能量大的为下一跳节点,并保留信息素给后续选路使用,加快算法的收敛速度。仿真结果表明,该算法能够明显提高算法的收敛速度,延长整个网络的生存时间,是一种很好的无线网络组播路由算法。