一种分布式能量高效的WSNs非均匀分簇路由协议

基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议黄廷辉;伊凯;崔更申;王玉良【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2016(36)1【摘要】针对大规模无线传感器网络(WSN)中由于簇首节点分布不合理而导致节点消耗能量过快的问题,设计了一种基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议(HRPNC).HRPNC结合低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)中的分簇思想,并在分层的基础上对能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议(DEBUC)中竞争半径的算法进行改进,即通过分层机制及竞争机制选取簇首,使簇首节点分布更加合理,有效均衡节点的能量消耗.在Matlab上进行的仿真实验中,HRPNC在生存周期上较LEACH协议与DEBUC协议分别提高了约500轮、300轮;HRPNC的节点平均剩余能量高于LEACH协议与DEBUC协议,节点能量的消耗在生存周期间基本保持较低且平稳的能量消耗;HRPNC较LEACH协议与DEBUC协议在数据包传输总量上分别提高了约300％、130％;在不同仿真环境下,HRPNC的丢包率均比LEACH协议和DEBUC协议低.实验结果表明,HRPNC不仅能有效延长网络的生存周期,提高数据的传输数量与网络的稳定性,并且能有效降低数据传输的丢包率.【总页数】6页(P66-71)【作者】黄廷辉;伊凯;崔更申;王玉良【作者单位】桂林电子科技大学计算机科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学广西可信软件重点实验室,广西桂林541004;桂林电子科技大学计算机科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学计算机科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学计算机科学与工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TP391.4【相关文献】1.一种基于层次的无线传感器网络非均匀分簇路由协议 [J], 洪薇;胡健;龚代圣;戴聿雯2.基于PSO的无线传感器网络非均匀分簇路由协议 [J], 蒋畅江;唐贤伦;向敏3.基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议 [J], 苏兵;张钰婧4.基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议设计与研究 [J], 杨海迎5.一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议 [J], 刘雪霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

面向异构WSNs的基于能量感知的簇路由算法焦克莹;郭强【摘要】有效地使用传感节点的能量,进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇路由是面向同构网络.为此,提出分布式能量感知的异构WSNs非均匀分簇路由DEAC(Distributed Energy Aware unequal Clustering)算法.DEAC算法是以EADUC(Energy Aware Distributed Unequal Clustering)为基础,并进行优化.与EADUC不同,DEAC算法从簇头竞选机制、簇间多跳通信中的下一跳转发节点的选择策略以及自适应的节点通信半径的设置三方面进行优化.在簇头竞选机制中,采用退避算法,利用节点的剩余能量以及邻居节点的平均能量设置延时时间;在选择下一跳转发节点时,建立节点的关于能量的度量函数,选择具有最大剩余能量的节点作为下一跳;而在设置节点通信半径时,考虑了距离、剩余能量以及邻居节点数信息.仿真结果表明,与EADUC协议相比,提出的DEAC算法能够有效地延缓第1个节点失效的时间,减少了能耗,扩延网络寿命.%Using the energy of sensor nodes efficiently to prolong the network lifetime is a chief challenge for desig-ning routing protocols. To prolong WSNs( Wireless Sensor Networks) lifetime,most of the existing clustering schemes are geared towards homogeneous WSNs. Therefore,Distributed Energy Aware Unequal Clustering( DEAC) algorithm for heterogeneous WSNs is proposed in this paper. Based on Energy Aware Distributed Unequal Clustering ( EADUC ) , DEAC is different from EADUC. DEAC algorithm has improved in terms of cluster head campaign mechanism,next-hop forwarding node selection strategy in multi-hop inter-cluster communication,and the adaptive setting communicationradius. In cluster head campaign mechanism,the delay is computed based on residual energy and energy level of neighbor nodes by back off algorithm. In selecting the next-hop forwarding node,the metric with energy is estimated,and the node with high-residual energy is selected. To set the communication radius,the dis-tance,residual energy and number of neighbor nodes are taken into account. Simulation results show that DEAC can postpone the time of the first failed node,and reduce the energy consumption,prolong the network lifetime.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2017(030)009【总页数】6页(P1427-1432)【关键词】异构无线传感网;路由;能量感知;非均匀簇;网络寿命【作者】焦克莹;郭强【作者单位】驻马店职业技术学院,河南驻马店463000;黄淮学院国际教育学院,河南驻马店463000【正文语种】中文【中图分类】TP393通着现代电子技术的发展,无线传感网络 WSNs(Wireless Sensor Networks)在多类应用中得到广泛使用[1-2]。

基于双簇头的WSNs非均匀分簇路由算法
陈辉;高岩
【期刊名称】《计算机工程》
【年(卷),期】2022(48)10
【摘要】无线传感器网络由大量密集部署的传感器节点组成,通过节点间的相互协作才能完成工作,因此传感器节点之间的协作非常重要。

针对分簇结构无线传感器
网络簇头间能耗不均衡导致的“热区”问题,提出一种基于双簇头的新型路由算法NCDH。

通过将网络虚拟分区实现网络不均匀分簇,并依据节点的剩余能量、节点
与基站的距离、节点度等因素,在簇内选取主、副双簇头节点负责数据处理和转发。

在网络运行阶段,根据主簇头的运行状态确定是否启动副簇头,以保证网络能量均匀
消耗。

在数据传输阶段综合考虑节点与中转节点的距离以及中转节点的剩余能量,
从而选出最佳中转节点。

实验结果表明,与DEEC、MRDC、GURCP等算法相
比,NCDH算法有效改善了网络的“热区”问题,延长了网络的生存时间。

【总页数】9页(P184-192)
【作者】陈辉;高岩
【作者单位】安徽理工大学计算机科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.基于ARMA流量预测的WSN非均匀分簇双簇头选择算法
2.基于时间驱动簇头选择非均匀分簇路由算法
3.基于P SO的无线传感器网络非均匀分簇双簇头路由算法
4.一种基于非均匀分布双簇头的无线传感器网络分簇算法
5.基于非均匀分簇的WSN双簇头路由算法
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一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议李成法;陈贵海;叶懋;吴杰【期刊名称】《计算机学报》【年(卷),期】2007(030)001【摘要】在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性.当簇首以多跳通信的方式将数据传输至数据汇聚点时,靠近汇聚点的簇首由于转发大量数据而负载过重,可能过早耗尽能量而失效,这将导致网络分割.该文提出一种新颖的基于非均匀分簇的无线传感器网络多跳路由协议.它的核心是一个用于组织网络拓扑的能量高效的非均匀分簇算法,其中候选簇首通过使用非均匀的竞争范围来构造大小不等的簇.靠近汇聚点的簇的规模小于远离汇聚点的簇,因此靠近汇聚点的簇首可以为簇间的数据转发预留能量.模拟实验结果表明,该路由协议有效地平衡了簇首的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间.【总页数】10页(P27-36)【作者】李成法;陈贵海;叶懋;吴杰【作者单位】南京大学软件新技术国家重点实验室,南京,210093;南京大学软件新技术国家重点实验室,南京,210093;南京大学软件新技术国家重点实验室,南京,210093;美国佛罗里达大西洋大学计算机科学与工程系,佛罗里达波卡雷顿,33431【正文语种】中文【中图分类】TP3【相关文献】1.一种能量高效的无线传感器网络非均匀分簇路由协议∗ [J], 彭铎;黎锁平;杨喜娟2.基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议 [J], 黄廷辉;伊凯;崔更申;王玉良3.一种基于层次的无线传感器网络非均匀分簇路由协议 [J], 洪薇;胡健;龚代圣;戴聿雯4.一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议 [J], 刘雪霞5.一种基于非均匀分簇的大规模无线传感器网络路由协议 [J], 刘国梅;马伟杰;路玲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种新的基于链簇式的WSN不均匀分簇路由协议孙龙;徐汀荣;马菲【摘要】针对无线传感器网络中节点耗能不均衡的情况,提出一种基于链簇式的不均匀分簇路由算法(URCC).在簇首选举机制中,以能量变化为度量确定簇头数以及不均匀分簇的大小,同时以邻节点数及剩余能量作为权重选举簇首.路由采用链式路由,由距离基站近的m个簇首分别成链并构成一条高级链,并将稳定阶段分为m个阶段,依次从m个簇首中随机选取一个簇首作为链头与基站通信,降低簇重建的频率.仿真实验表明,该算法不仅有效均衡了簇内节点间的能量消耗,同时兼顾了簇头之间的能量均衡,有效延长了网络的存活时间.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2015(032)001【总页数】4页(P106-109)【关键词】无线传感器网络;链簇式;簇头数;不均匀分簇【作者】孙龙;徐汀荣;马菲【作者单位】苏州大学计算机科学与技术学院江苏苏州215006;苏州大学计算机科学与技术学院江苏苏州215006;苏州大学计算机科学与技术学院江苏苏州215006【正文语种】中文【中图分类】TP393无线传感器网络WSN(wireless sensor network)[1]是由大量廉价的传感器节点经由无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统。

各节点之间相互协作感知、采集信息，并汇集至基站。

一般情况下，WSN节点是以抛撒的方式部署在一些难以到达或人际罕至的地方，具有开展迅速、抗毁性强、不需要架设网络设施等特点，因此一般应用在国际军事、灾难抢险、环境监测等领域。

但是受其自身的体积以及成本方面的限制，WSN面临着能量受限的核心问题。

因此，合理控制WSN的能量消耗，避免“能量空洞”，“热区”等问题是WSN研究的热点。

目前，对于WSN能效性的研究，主要集中在路由协议和调度方法上。

其中，层次分簇路由算法[2]以其能量利用率高、网络拓扑结构管理方便以及良好的扩展性等特点，成为WSN研究的热点。

基于博弈论能耗均衡的WSN非均匀分簇路由协议孙庆中;余强;宋伟【摘要】在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点间能耗不均容易引发“能量空洞”现象,影响整个网络的性能.针对这个问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的非均匀分簇路由(GBUC)算法.该算法在分簇阶段,采用非均匀分簇结构,簇的半径由簇头到汇聚节点的距离和剩余能量共同决定,通过调节簇头在簇内通信的能耗和转发数据的能耗来达到能耗的均衡;在簇间通信阶段,通过建立一个以节点剩余能量和链路可靠度为效益函数的博弈模型,利用其纳什均衡的解来寻找联合能耗均衡、链路可靠性的最优传输路径,从而提高网络性能.仿真结果表明:与能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法和非均匀分簇节能路由(UCEER)算法相比,GBUC算法在均衡节点能耗、延长网络生命周期等性能方面有显著的提高.【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2014(034)011【总页数】6页(P3164-3169)【关键词】无线传感器网络;能量均衡;博弈论;非均匀分簇路由【作者】孙庆中;余强;宋伟【作者单位】西华大学数学与计算机学院,成都610039;西华大学数学与计算机学院,成都610039;西华大学数学与计算机学院,成都610039【正文语种】中文【中图分类】TP393.01近几年,由于传感技术、无线通信以及微电子技术的高速发展,极大地推动了具有数据感知、数据采集、数据处理等功能的无线传感器网络(Wirless Sensor Network, WSN)的产生和发展。

由于其具有可快速部署、自组织性和高容错性的特点,使它在军事侦查、环境检测、医疗等方面得到了广泛应用[1]。

WSN是由大量的无线传感器节点通过自组织的方式构成的网络。

网络中的节点能量资源和计算能力非常有限,节点间采用可靠度不高的无线方式进行数据传输,所以减少节点的能耗、延长网络周期、提高通信的可靠性成为了研究WSN的首要目标。

无线传感器路由技术是WSN的主要技术之一,合理的路由算法对均衡能耗、延长网络周期具有重要的意义。

节能高效的无线传感器网络非均匀分簇路由协议申志远;刘方爱;侯冰俏;张春花【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2013(32)12【摘要】为了有效均衡无线传感器网络能耗、缓解能量洞问题、延长网络生命周期,提出了一种节能高效的非均匀分簇路由协议,其核心思想是采用结合计时广播和簇头轮换机制的非均匀分簇(BR-EEUC)算法对网络分簇,并根据代价函数选择代价较低的簇头作为中继节点,形成以汇聚节点为根节点的多跳路由,从而大大降低了能量开销.通过在OMNet++平台上的仿真实验结果表明:与LEACH和EEUC等路由协议相比,该协议有效地均衡了网络能量消耗,延长了网络寿命.【总页数】5页(P67-70,77)【作者】申志远;刘方爱;侯冰俏;张春花【作者单位】山东师范大学信息科学与工程学院,山东济南250014;山东省分布式计算机软件新技术重点实验室,山东济南250014;山东省分布式计算机软件新技术重点实验室,山东济南250014;山东师范大学信息科学与工程学院,山东济南250014;山东省分布式计算机软件新技术重点实验室,山东济南250014;山东师范大学信息科学与工程学院,山东济南250014;山东省分布式计算机软件新技术重点实验室,山东济南250014【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.无线传感器网络高效节能分簇路由协议 [J], 顾先问;侯整风2.一种能量高效的无线传感器网络非均匀分簇路由协议∗ [J], 彭铎;黎锁平;杨喜娟3.高效节能的无线传感器网络路由协议研究 [J], 屈斌;胡访宇4.高效节能的链式分层无线传感器网络路由协议 [J], 田莹;王莹;张淑芳5.高效节能的无线传感器网络路由协议设计与实现 [J], 王晓喃;高德民;徐江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议摘要以分簇技术为基础的路由协议对无线传感器网络扩展性的提升有非常重要的意义，数据在簇首向数据汇据点进行多跳通信传输的过程中，因为同汇聚点距离较近的簇首负荷相对较大，致使能量消耗完毕，从而无法发挥作用，最终出现网络分割的后果。

本文主要阐述了相关研究工作及无线传感器网络路由的问题描述，对基于非均匀分簇的路由机制、EEUC进行分析，并进行实验分析和总结，以期延长网络存活时间，平衡簇首能量消耗问题。

关键词非均匀分簇；无线传感器网络；能量消耗中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0050-02传感器网络本质上可看作是一种无线网络，是在一定的观测环境下，以无线通信的途径将分布的各个微型传感器节点进行整合而成的。

传感器节点能量的高效利用是网络协议的核心设计任务，从而使网络存活时间进一步延长。

通过对建立在能量高效的非均匀分簇算法基础上的基于非均匀分簇的传感器网络路由协议研究，加深人们对非均匀分簇算法的认识，为相关研究提供参考意见。

1 传感器网络的分簇协议相关研究工作在传感器网络分簇协议方面，众多学者已经展开了大量的研究，取得了一定的研究成果。

其中，Lindsey等学者在研究中论述了PEGASIS算法，要求掌握各个节点对应的位置信息，并通过链状的方式将节点联系起来，链状传输数据的过程中还具备一定的处理功能，完成向汇聚点传输数据的任务[1]。

就研究内容来看，在簇成员节点间能量消耗平衡方面的研究非常多，但缺乏对平衡簇首间能量消耗问题的研究。

传感器网络多跳路由的“热区”问题是由Soro等学者首次提出的，在其研究过程中开创了非均匀簇这一解决方式的范例，为专业人士的深层次研究指明了方向[2]。

从应用场景的角度来看，移动自组网络同传感器网络大不相同，后者需要优化的路由协议的支持。

定向扩散路由协议在Intanagonwiwat等研制下，使得路由机制具备查询功能，查询消息由汇聚点发出后，沿逆向梯度对数据进行传输[3]。