SEP改进算法在WSN中的应用研究

针对无线传感器网络(WSN)中的网络生命周期问题,提出一种基于节点能量消耗(EC)的改进型稳定选举协议(EC-SEP).在二级能量异构网络中,EC-SEP协议将节点能耗因子与传统SEP簇头选举机制相结合,每一轮中更新节点的簇头选举概率,提高剩余能量较高的节点被选举为簇头的可能性,以此来均衡节点的能量消耗,提高网络的生命周期和吞吐量.将EC-SEP与LEACH、SEP、ESEP协议进行比较,结果表明,EC-SEP协议在网络稳定性和吞吐量方面具有更好的性能.     

一种基于WSN的协议改进算法分析

针对无线传感器网络(WSN)路由协议LEACH 算法中簇首分配不均以及簇首与Sink节点直接通信的问题,提出一种新的无线传感器网络LEACH路由算法.该算法通过节点能量分簇,并在簇首的数据发送过程中引入了改进的多跳路由算法.仿真结果表明,改进后的算法在网络生存时间和节省能量上比LEACH 算法有了很大提高.     

基于能量均衡的无线传感网络路由算法

有效的簇首选择策略可提高无线传感器网络（WSN）的负载均衡和簇首均匀分布程度,延长网络生存时间.现有算法在选取簇首时未充分考虑节点剩余能量和能耗速率,导致负载不均衡,部分节点因耗能过度而提前消亡.为此,本文提出一种基于能量均衡的WSN路由算法,该算法使用节点剩余能量、能量消耗速度、与Sink节点的距离作为簇首选择参数,并通过回退机制实现节点回退等待时间的自适应调整,从而保证高能量节点有更高机率成为簇首.实验表明,该算法可有效避免“热区”的出现,延长网络寿命     

无线传感器网络中改进的EEUC路由协议

基于对无线传感器网络LEACH(low-energy adaptive clustering hierarchy)协议与EEUC(energy-efficient une-ven clustering)协议的研究,针对EEUC协议中存在的候选簇首选择未考虑当选最终簇首次数、下一跳簇首选择主要考虑网络能量开销指标和频繁构造簇浪费能量问题,提出了改进的EEUC(improved-EEUC,I-EEUC)协议。I-EE-UC协议中,借鉴LEACH协议中簇首选择策略对EEUC协议中候选簇首选择进行改进,并且在选择下一跳簇首时综合考虑网络能量开销指标,下一跳簇首剩余能量与簇内成员数目等因素。为减少传输控制信息能耗且不降低网络能量效率,采用每2次数据收集后重新构造簇。仿真结果表明,新改进的协议让节点轮流担任最终簇首,有效地均衡了网络中节点的能耗,延长网络的存活时间。     

LEACH协议的簇首多跳与选择优化

针对WSN层次型路由协议中簇首单跳传输数据至汇聚节点、而部分簇首因传输距离过长导致能量过早耗尽从而影响整个网络寿命问题,提出了基于剩余能量对簇首优化选择和簇首至汇聚节点间多跳数据传输的改进算法.对首个节点死亡轮数和能量图像方面进行了分析和仿真,结果表明该改进算法可使全网负载更加均衡,并进一步延长了网络整体寿命.     

基于LEACH协议的节能分簇改进算法

针对LEACH协议在进行簇头选举时,会造成网络能量消耗极快的问题,提出I-LEACH路由算法.I-LEACH算法增加剩余能量和WSN平均能量的概念,保证簇头选举更合理,减少节点能量小于WSN平均能量的节点当选簇头的几率.入簇能量包当中包含节点入簇的能量信息,簇头在接受信息后开始对本簇平均能量进行计算,同时向基站转发计算结果,基站在一定程度上制约了网络能量损耗.实验结果验证显示,I-LEACH算法能够提升整个WSN的使用寿命、吞吐量以及能量转化效率.     

无线传感器网络LEACH协议生命周期的改进

无线传感器网络跨层协议中,LEACH协议不考虑节点参数情况,采用随机概率方法选择簇首,不能保证能量较大的节点被选为簇首(CH),进而会降低网络寿命.为了有效选择簇首,提出改进的I-LEACH协议,将节点的剩余能量及节点与基站(BS)的距离作为优选条件,通过将网络划分为四个象限加以实现.实验仿真结果表明,在网络寿命、传输到基站的数据量、所用时间和能耗等性能方面,I-LEACH协议优于LEACH协议,延长了网络的生命周期.     

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NS3的LEACH协议仿真与改进

LEACH协议是无线传感器网络中经典的分簇算法,但LEACH协议中簇首是随机产生的,存在簇首分布不均、网络拓扑和能量消耗不均衡的问题.基于此提出的LEACH-ER算法采用动态的簇首选举机制,将代表簇首间地理位置的RSSI信息和节点剩余能量引入选举权值,以均衡能量消耗和优化簇首分布.仿真结果表明,与LEACH算法相比,LEACH-ER算法有效地均衡了节点能耗,提高了能量利用率,从而大大地延长了网络寿命.     

基于全局信息的LEACH协议改进算法

传统LEACH协议在选举簇头节点时,采用动态簇头选举算法,每轮选举产生簇头节点个数为最佳簇头数的概率并不是最大,使得每轮选举的簇头数偏差较大,不能使节点能量达到最优化.针对这一问题,提出了改进的LEACH-P协议,该协议在簇头选举阶段通过簇头节点间的相互协作,以少量的能量消耗来获取全局信息,消除了LEACH协议簇头选举算法的盲目性,从而改善簇头选举算法.实验结果表明,LEACH-P协议相比传统LEACH协议有效地节省了节点能量,延长了网络生命周期.     

基于簇头选举和节点位置优化的WSN分簇路由算法

针对分簇路由协议稳定期和半数存活节点期过短,以及存在簇头选举不稳定和出现零簇头情况等问题进行改进,提出了一种基于簇头选举和节点位置优化的分簇路由算法。通过改进簇头选举流程,修改候选簇头节点集合的更新策略来保障簇头选举的稳定性。增加节点与基站的距离和节点与簇头的距离2个参数作为阈值调节因子,调节节点当选簇头的概率以均衡网络能耗延长稳定期和半数存活节点期。仿真结果表明,该算法能够保障每一轮选举出最佳数量的簇头并且避免零簇头情况的出现,同时在网络寿命上能有效延长无线传感器网络(WSN)的稳定期和半数节点死亡期。     

基于能耗均衡的改进分簇路由算法研究

针对簇头选举随机性带来的能耗不均和通信代价问题,提出了能耗均衡的动态分区路由算法(EBDPR),在无线传感器网络的分簇阶段引入了虚拟单元格动态划分方法,并对节点设置节点ID信息用以判别各自所归属区域,使无线传感器网络(WSN)内簇的分布更为均匀,此外,根据簇内通信代价分析结果,针对因簇头选举的随机性而带来的簇内通信代价影响,引入节点能量、位置调节因子,避免节点过早失效,并降低簇内通信代价.通过与其他无线传感器网络算法仿真结果对比,验证了EBDPR算法在延长网络生存周期,均衡了网络内节点能耗方面的有效性.     

优化QoS的基于LEACH的无线传感器网络路由协议

为了保证无线传感器网络通信质量,同时尽可能地减少路由能量的消耗,对传统的LEACH算法进行改进,提出一种基于LEACH的优化通信质量的无线传感器网络路由协议——节点密度控制算法DC-LEACH算法.本协议的基本思想是通过选取具有良好通信位置的节点作为LEACH算法的簇首,减少网络中节点分布不均匀的情况对能量损耗和通信质量所造成的影响.协议采用概率分析的方法确定最优检测邻域范围,根据检测区域的节点密度确定簇首筛选阈值以进行簇首选举,建立分簇形式的网络路由协议.仿真实验的结果表明,本文提出的改进型协议能够在有效节约能耗的同时提高网络的通信质量.     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由协议

针对决定性簇头选择 (deterministic cluster-head selection,DCHS）协议簇头阈值函数的不足,提出一种能量高效分簇算法(energy efficient clustering,EEC)协议。分析了低功耗自适应集簇分层型（low-energy adaptive clustering hierarchy,LEACH）协议及其改进协议DCHS的设计缺陷,设计了一种新的簇头选举机制,在选举簇头时,不仅考虑节点剩余能量,而且能够保证网络中簇头节点的数量,并且用码分多址 (code division multiple access,CDMA)机制使非簇头入簇,减少了对相邻节点的干扰。仿真结果表明,与LEACH和DCHS协议相比,EEC协议能有效地延长网络生存时间,且网络能耗更加均衡。     

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.     

一种新的簇间邻居辅助编码方案

为解决无线传感网(wireless sensor networks,WSN)中传感器节点收发数据能耗较高的问题,提出了一种簇间邻居辅助编码方案.该方案将网络编码(network coding,NC)与压缩感知(compression sensing,CS)理论结合,提出"投影再生码"(projection regenerating coding,PRC)的新概念,利用WSN分簇理论和传感器节点读数的时间-空间相关性,对网络节点进行分簇、数据压缩、数据采集等处理,同时采用簇间邻居辅助编码对发送数据进行融合,使汇聚节点仅通过收集部分节点数据即可恢复原始信号.结果表明,与时空压缩网络编码(C-ST)、邻居辅助压缩感知(NACS)等方案相比,新方案可有效降低网络开销和恢复误差,提高压缩增益和传输效率.     

一种基于分层的无线传感器网络路由协议

合理使用节点的有限能量是无线传感器网络的关键技术之一,本文在LEACH协议及其一般改进协议基础上,提出了一种新的改进算法。该算法通过等间隔分层和层中分簇方式来平衡节点间的能量消耗,选择簇首时综合考虑了节点的能量及到基站的距离,给出了具体的簇首选举算法,并在簇首的数据发送中引进了单跳和多跳相结合的路由协议。仿真结果表明,新的改进算法相对原有算法有明显改进,极大地延长了网络寿命。     

基于分簇的无线传感器网络数据收集协议研究

为延长无线传感器网络(WSN)的寿命,在传统的典型分簇算法IEACH和EADEEG的基础上进行改进,提出了一种新的基于分簇结构的数据收集协议-IDCP(Improued Data Collectiou Protocot,IDCP),在簇首形成阶段和数据转发传递阶段分别提出了新的簇首形成算法和簇内数据转发算法.在簇首形成...     

无线传感器网络LEACH路由协议的节能改进

目的 LEACH是一种经典的WSN自适应分簇分层路由协议,但协议没有考虑节点的剩余能量,随机的产生群首节点,且在分簇过程中没有考虑群首节点的数量,过多的群首造成数据冗余,过少的群首又因数据传输距离过长而消耗较多的能量,缩短了整个网络的生存周期。通过解决LEACH存在的以上缺陷,延长网络生命周期。方法首先在阀值公式中引入节点的能量因素,然后提出一种新的最佳群首数的计算方法。结果通过控制群首数量能够确保网络负载的平衡。结论仿真结果表明:改进后的算法有效降低了能耗,延长了节点和网络的寿命。     

一种无线传感器网络中基于簇的安全协议

在SPINS,SECOS协议的基础上,提出了基于簇的安全协议(cluster-based security protocol,CBSP).CBSP中安全的簇首选举及基于组播认证的密钥更新机制,有效提高了簇及密钥管理的安全性,减少了节点及网络资源消耗.利用串空间模型对协议进行形式化分析,验证了其正确性.CBSP中基于簇的入侵检测机制有效地抵御了外部节点的攻击.基于IDS的更新响应机制减少了簇首和密钥更新周期,进一步优化了CBSP.仿真结果显示,CBSP能很好地适应无线传感器网络特性,当网络遭受选择转发攻击时,CBSP能有效抵御攻击,减少资源损耗.