分区大规模无线传感网络多跳LEACH协议

近年来通信技术的进步促进了低成本、低功耗、自组织无线传感网络的应用。节点有限的电池寿命是无线传感网中一个关键问题。从节点传输数据到基站是网络的主要能耗之一,因此许多路由协议被引入来延长网络寿命。本文提出一种基于分区的大规模无线传感网络多跳LEACH算法,该算法通过对感知区以基站为中心进行圆形分区,然后再利用定向天线将圆形区按不同角度进一步分区,有效的实现了离基站越近分区越小,从而簇成员个数越小。MATLAB工具仿真表明,与已有的LEACH协议和M-LEACH协议相比,基于分区的路由协议能够有效降低基站周围节点的能耗,从而延长整个网路的生存期。     

基于可信度的簇间多跳LEACH算法

通过分析低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)和基于可信度的低功耗自适应集簇分层型协议(TE-LEACH)算法的不足,提出一种基于可信度的簇间多跳低功耗自适应集簇分层型协议(TEM-LEACH)算法.该算法既考虑簇头节点传输数据的可信度,又引入网关节点构建路由主干网,保证数据经过最少的跳数传输到基站,有效地延长无线传感器网络生存时间,增加了LEACH算法的适用范围.     

多跳延时保障无线传感网MAC协议研究

针对设计多级簇树拓扑结构的无线传感网MAC协议时,存在不同层级设备之间交互时段冲突和网络多跳转发延时过大的问题,提出一种组合超帧调度协议.通过构建基于超帧单元的组合调度超帧及设计信标时隙分配与冲突解决机制,保证多级设备交互时段的无冲突协调分配;通过增加各级设备在调度周期中的交互时段和设计保障时隙及时预约机制,减少多跳传输带来的网络传输延时.理论分析和仿真结果均表明:在增加可接受的能耗开销前提下,提出的MAC协议的多跳传输延时能降低至IEEE 802.15.4标准MAC规范的1/4以下,并且随着跳数的增加,传输延时的降低效果更为明显.     

无线传感网络LEACH协议的优化研究

LEACH( Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy低功耗自适应分簇)算法可以有效地解决传感器节点能量限制的问题,显著地延长整个网络的生命周期。但在分簇簇头的选择过程中仅考虑此节点是否在之前的轮中担任过簇头节点,并未考虑节点剩余的能量与其所处的位置,使得簇头的选择并非最优。针对这种情况,本文在原有LEACH路由算法的基础上从节点剩余能量与节点分布位置两方面对其进行优化,提出了一种新的路由优化算法为I-LEACH。仿真结果显示I-LEACH较LEACH协议延长了网络生存周期,降低了网络总体能耗,使无线传感网的整体性能得到一定提升。     

基于LEACH协议簇头定位算法研究

无线传感器网络能量消耗受簇头选择的影响很大,能耗对网络寿命起着至关重要的作用。在LEACH协议基础上,针对该协议的缺点,在保证网络簇头节点覆盖最大化基础上,对簇头位置选择边缘化及密度进行优化,提出一种新的分簇方法。仿真结果表明,改进后的LEACH协议,降低了网络的能耗、增加了数据发送的总量、延迟了网络的寿命,是一种比较有效的分簇算法。     

无线多跳网络中的路由协议分析

分析研究了AODV、DSR、TORA三种无线多跳网络路由协议的思想、原理及优点缺点,指出在不同的网络环境下选择或者开发合适的路由协议具有极其重要的意义.     

无线多跳传感器网络中能量消耗均衡分簇策略

针对在无线多跳传感器网络中节点间能量消耗不均衡、中继节点容易过早失效的问题,基于几何规划提出一种自适应的分簇算法.该算法通过节点的能量水平和位置来调节其竞争簇头的概率,同时通过簇头的能量水平和离汇聚点的距离调节簇头"管辖"范围.仿真表明:本算法很好地均衡了网络能量开销,使得网络的生命周期延长了25%,稳定周期延长了50%.     

基于模糊控制的环形WSN 多跳分簇路由算法

为解决环形无线传感器网络能量空洞和能量最小问题，提出一种基于模糊控制的分簇路由算法FCＲA ( Fuzzy logic control based Clustering Ｒouting Algorithm) 。首先将网络分为宽度相等的环，以每环能耗最小为目标 函数，计算出各环的最优簇数。然后设计簇头选举模糊控制器，其输入为节点剩余能量和到基站距离，输出为 节点成为簇头概率。最后，采用簇间多跳模式进行数据传输，基于节点剩余能量、下一跳距离以及到基站跳数 确定每条传输路径的权重函数，获得最优下一跳中继节点。仿真结果表明FCＲA 能有效减小网络能 耗、延长网络生命周期。     

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,...     

一种基于能量和密度的低功耗自适应集簇分层协议的优化

根据经典的低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议,提出了一种新型的簇首节点选择机制,通过加权思想综合考虑了节点的剩余能量和密度参数来优化簇首节点的选择,权衡簇首节点负载均衡和网络生存时间之间的关系,以得到较为理想的加权因子.仿真结果表明:在仿真区域面积为100 m×100 m、节点数目为100的条件下,相比于LEACH算法,该算法将第一个节点的死亡时间延长了19.6%,并且500轮后,网络中的剩余节点数是LEACH算法的5倍多,改善了节点能耗,有效提高了整个网络的生命周期.     

WSN中一种基于博弈论的拓扑控制算法

针对无线传感器网络的特点,提出了分簇无线传感器网络中一种基于博弈论的拓扑控制算法.以节点度和节点的剩余能量为参数建立收益函数,以各节点的发射功率作为代价函数,在保证网络连通性前提下,各节点通过调整发射功率达到各自效用的最大化.理论分析和仿真结果表明,所提算法存在纳什均衡,能够根据节点的剩余能量,自动调整各自的发射功率,...     

基于LEACH协议的链式簇头节能路由算法

根据LEACH协议提出一种改进的路由算法,利用能量和距离参数对簇头进行成链创建,既减轻了负载过重簇头节点的负担,又减少了能量消耗。通过MATLAB仿真实验验证,新算法比LEACH算法更加节约能量,同时延长了网络生命周期,提高了网络寿命。     

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.     

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.     

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.     

集中式信道分配算法在WSN移动节点中的应用研究

为提高油料保障系统中信息采集的实时性和能量的高效性,使网关及时检测到移动设备的状态,降低无线网络间的干扰,提高网络的容量.以军用机场加油车为研究对象,提出了适用于快速移动节点的集中式信道分配算法和功率分级的能量控制方法.在无线网络节点上安装两个工作在不同频道上的网络接口,通过控制协商动态的切换数据信道,平衡网络负载,以增加总的带宽.实验结果表明,采用3条数据信道便可实现信道的集中式分配和发送功率的分级控制,有效地扩展了网络的容量和提高能量的高效性.     

无线传感器分簇网络实验系统设计

针对无线传感器网络分簇算法验证,设计了分簇网络实验系统。系统中无线网络节点计算能量消耗,通信报文传输节点消耗能量值和分簇节点标记,主机节点依据数据实时绘制分簇网络结构和能量消耗分布图,并计算总消耗能量,对分簇算法进行评估。系统经试用,对分簇算法设计与优化有重要的作用。     

基于能量均衡策略的无线传感器网络LEACH协议改进

分析了经典的分簇通信协议LEACH.针对LEACH中存在将能量较少的节点选为簇头,从而导致节点加快死亡、网络能量利用率降低的问题,通过改变簇头竞争参数的方法杜绝此现象的发生,均衡了网络中能量的消耗,提高了网络能量的利用率,延长了网络寿命.仿真实验结果表明:BCHSA与LEACH协议相比改进后的协议延长了28%的网络寿命,推迟了第一死亡节点出现时间的27%,并缩短了死亡过程的85.7%将更多的能量用于网络开始死亡之前,提高了能量利用率.     

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.