基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法

基于无线传感器网络中每个环能量消耗最小原则, 提出一种基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法. 首先计算出网络中每个环的最优簇头数, 然后在最优簇头数的基础上, 将网络划分为若干不同大小的簇, 最后在选择簇头时, 考虑了每个环的最优簇头数与相应环中节点数目的比值、 节点的剩余能量以及簇成员节点到簇头节点的最短距离与簇头节点到基站距离的关系. 解决了无线传感器网络簇内节点通信能量消耗过多的问题, 均衡了网络节点的能耗. 仿真结果表明, 该算法提高了网络能效和扩展性, 平衡了网络能耗, 延长了网络的生命周期.     

基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法

基于无线传感器网络中每个环能量消耗最小原则, 提出一种基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法. 首先计算出网络中每个环的最优簇头数, 然后在最优簇头数的基础上, 将网络划分为若干不同大小的簇, 最后在选择簇头时, 考虑了每个环的最优簇头数与相应环中节点数目的比值、 节点的剩余能量以及簇成员节点到簇头节点的最短距离与簇头节点到基站距离的关系. 解决了无线传感器网络簇内节点通信能量消耗过多的问题, 均衡了网络节点的能耗. 仿真结果表明, 该算法提高了网络能效和扩展性, 平衡了网络能耗, 延长了网络的生命周期.     

基于距离和分布的无线传感器网络分簇算法

考虑随机分布节点的剩余能量以及节点相对基站的位置,针对基站位置的非均匀无线传感器网络,提出了一种基于节点位置和分布密度的多跳自组织分簇算法．该算法在分簇准备阶段,根据节点分布密度和相对基站的距离确定分簇的半径,均衡分簇能耗;在簇头选举阶段,利用节点的剩余能量和节点连接密度信息,选择最优的节点成为簇头;在分簇建立阶段,限制分簇跳数,有效降低簇内通信量．通过一系列的仿真实验,验证了算法在节点均匀和非均匀分布情况下均能取得较好的性能,建立更为均衡的分簇结构,显著提高网络生存周期．     

煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法

为解决灾后物联网节点剩余能量较低且异构的问题,提出一种能耗均衡的煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法.在簇头选举阶段引入候选簇头选举机制,根据残存节点的剩余能量、相对距离和分布密度设计簇头选举阈值函数,并利用层次分析法计算出三者的权重系数.候选簇头根据当前剩余能量和地理位置计算自身竞争半径,并与邻居候选簇头竞选正式簇头.在簇间多跳路由阶段,综合考虑中继簇头当前的剩余能量、簇内成员节点数及簇间通信能耗,构造中继簇头权值函数,权值最大的中继簇头当选为下一跳路由节点.仿真结果表明:该算法能有效降低重构网络簇头节点平均能耗,提升重构网络的数据传输量,延长重构网络的生存时间.     

基于改进的AP和遗传算法的能量感知分簇路由协议

针对无线传感器网络中存在的节点能量受限问题, 提出一种结合近邻传播算法(AP)和遗传算法的分簇路由协议(EAPGA). 该协议首先根据剩余能量、 节点间距离、 节点到基站的距离和节点中心度确定最优簇头; 然后在信道选择上, 通过簇头之间能耗偏差构建适应度函数, 并且利用遗传算法对每个信道进行寻优. 实验结果表明, 该协议保证了能量平衡和负载平衡, 使网络寿命达到最大化.     

基于能量采集的油气物联网非均匀分簇算法

为解决油气物联网中的“热区”问题,提出一种基于能量采集的非均匀分簇模型。该模型在设置节点竞争半径时充分考虑了节点剩余能量、节点与基站的距离、邻居节点密度以及节点与RF(Radio Frequency)信号源的距离,提升非均匀成簇效果,同时选举双簇头以均衡簇头能耗,在数据传输阶段采用多跳路由以均衡网络能耗,并引入无线能量采集技术延长网络寿命。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法能更有效地均衡网络能耗,延长网络寿命。     

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.     

一种高效节能的无线传感器网络簇间多路径路由协议

基于簇的路由协议是无线传感器网络的研究热点,本文针对现有的簇间路由协议没有考虑网络负载的均衡,提出一种高效节能的无线传感器网络簇间多路径路由协议。该协议基于簇头节点到汇聚节点的最小跳数生成从簇头节点到汇聚节点的多条路径,根据簇节点的剩余能量和负载将数据通信均匀分布在不同的路径上,从而达到簇头节点间的负载均衡。仿真实验结果表明,该路由协议能有效地均衡网络负载,节省簇头节点能量,从而延长网络的生存时间。     

能量高效的无线传感器网络稳定分簇路由协议

针对无线传感器网络能量受限和能量消耗不均衡问题,提出了一种能量高效的稳定分簇(energy-efficient steady clustering,EESC)路由协议,其核心思想是:当前簇头根据其簇成员节点的剩余能量信息决定下一轮簇头,下一轮簇头上任后,非簇头节点根据能量距离函数决定加入哪个簇头,簇间通过簇头最小能量耗费判定依据来决定采用单跳还是多跳通信方式向基站发送数据.EESC路由协议每轮产生的簇头数量稳定,综合了分布式和集中式两类分簇协议的优点.实验结果表明,EESC路由协议不仅高效地利用了网络节点有限的能量,而且均衡了节点的能量消耗,显著地延长了网络的存活时间.     

基于距离划分与剩余能量的无线传感器网络分簇算法

提出一种基于距离划分和剩余能量的无线传感器网络分簇算法,以使簇头节点分布更加合理.以网内各个节点与sink节点的距离为标准,首先将网络分为三个区域,每个区域中选择剩余能量最大的节点为簇头节点,其次在已有簇头的一跳范围外,依次取两个剩余能量最大的节点为簇头节点.经仿真验证,该改进算法在存活节点数目方面存在明显的优势.     

一种基于能量和距离的多级能量异构传感器网络路由算法

为了能有效地利用节点能量的异构性,降低网络能耗、延长网络稳定周期,提出了一种同时考虑节点剩余能量和节点至基站距离的多级能量异构无线传感器网络的分簇路由算法.在节点簇间综合考虑簇头剩余能量及其与基站的通信能耗,以选择合适的下一跳路由节点.仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络能量消耗,延长网络稳定周期.该路由算法在维持节点存活个数、降低网络能量消耗及增加网络数据传输吞吐量等指标方面优于几种常见传感器网络路由算法,表明在综合考虑能量和距离等因素后能够获得比单一考虑能量或者距离的算法更优的运行结果.     

邻居多跳分布式分簇路由协议

提出了基于一跳邻居节点集合的能耗均衡多跳分簇路由协议NS-MCRP.网络初始化阶段,基站计算若干个簇头节点以及所有节点的一跳邻居节点集合,并广播簇头信息和所有节点的一跳邻居集合.在网络运行过程中,所有节点根据簇头节点的位置信息来划分自己的一跳邻居节点集合,并从一跳邻居节点集合中选择剩余能量最大的节点作为下一跳节点.簇头节点推举本簇内部最大剩余能量的节点作为下一轮的簇头节点.实验结果显示,与Leach协议相比较,NS-MCRP协议具有更好的能耗均衡特性,网络生命时间得到延长.     

能耗均衡的低功耗自适应集分区路由改进算法

针对LEACH算法簇头选取不佳、网络寿命过短问题,提出一种基于分区的LEACH改进算法。该算法根据节点剩余能量、邻居节点数及距基站距离对簇头选举产生的影响,对簇头选举函数进行优化;对监测区域进行分区,不同分区采取不同的数据传输方式,减少基站附近簇头节点转发信息的负载量,有效避免基站附近“能量空洞”现象的发生。实验结果表明,相比于LEACH和LEACH-EDP算法,本文改进算法第一死亡节点出现轮次分别推迟了23.32%、18.44%,网络寿命分别延长了32.27%、21.49%。     

基于基站辅助定位的无线传感器网络通信协议

无线传感器网络受应用场合和节点结构的限制，要求算法具有低功耗和低复杂度等特点．为此提出了一种基于基站辅助定位的组网算法和路由协议，利用基站对抛撒区域扫描完成网络节点定位和分簇，节点只需接收基站发送的控制信息，节省了通信和计算开销，根据节点剩余能量和信号强度选举簇头、网关，形成以基站为根节点的路由树，减小了成员节点与簇头、簇头与簇头间的通讯耗能，路由协议中定义了源数据包和转发数据包两种数据格式，以实现数据从节点到基站的传输．在此基础上，研究了不同场景下网络的生存期和节点剩余能量、仿真结果表明提出的组网和路由协议能够均衡节点能耗，有效延长网络的生存期．     

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.     

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.     

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     

一种基于可信度的异构网络汇聚路由协议

无线传感器网络使用多跳通信的模式从感测区域中收集环境数据.为了延长网络的寿命,提出一种基于可信度的异构网络汇聚路由协议.利用节点的剩余能量、可信度以及节点与汇聚节点之间距离选择簇首.在可信度高于一定阈值的前提下,能量剩余高和距离基站较近的节点比能量剩余少和距离基站较远的节点拥有更多的机会成为簇首,模拟实验结果表明,该协议减少了网络中的能量消耗,延长了网络的生命周期.     

基于簇结构稳定的分环多跳路由算法

为了提高大型无线传感器网络的稳定性,延长网络出现首个节点的死亡时间,提出一种基于簇结构稳定的分环多跳路由算法CBSM（Cluster structure stability based Sub-ring algorithm over multi-hop routing）.CBSM算法将监测区域划分为许多固定小区,采用基于节点剩余能量和节点位置的代价函数选择簇头.仿真结果表明,基于簇结构稳定的多跳路由算法,能有效延长网络出现首个节点死亡的时间,提高整个网络的稳定性.     

基于环扇交错的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络能量消耗不均衡并且节点电池能量有限的问题,提出了基于环扇交错的分簇路由算法,算法在簇头的确定上考虑了节点的剩余能量及与其它节点的距离,优化了簇头的选举,同一扇区的簇头采用与相邻内环的簇头之间通信的方式传输数据;并采用非均匀分簇的思想,使得靠近基站的簇的规模小于远离基站的簇的规模,均衡了无线传感器网络的能耗,通过仿真,该方法能够延长网络生存期。