基于农田的无线传感器网络路由算法优化设计

针对基于农田应用的WSN路由问题,结合WSN层次型路由算法特点,充分考虑传感器节点剩余能量和传输能耗,设计了一种基于蚁群优化的分层路由算法。仿真结果表明:算法实现了簇头多跳路由性能的改善,均衡了网络整体能量消耗,延长了网络生存时间。     

基于一种蚁群优化算法的农业WSN路由节能研究

事件驱动型的无线传感器网络在农业生产中进行信息采集时,针对节点能量均衡和局部网络控制,提出了基于簇的多路径蚁群路由算法(CBACO).算法根据局部网络节点分布情况以及自身能量情况,利用信息素能量更新模型,动态选择最优路径,降低节点间通信消耗.利用Matlab仿真表明该算法能有效减少节点能耗,延长网络生命期.     

基于改进禁忌算法的无线传感网络覆盖优化研究

针对无线传感器网络中因传感器节点高密度部署带来的工作节点集选取难的问题,通过研究网络区域覆盖率与工作节点利用率的多目标组合优化,对基于改进禁忌搜索算法的无线传感网络覆盖优化问题进行了研究。根据传统禁忌搜索算法框架,设计了具有随机和贪婪性质的较优初始解构造,引入多样化扰动策略,增加多样性,提高全局搜索的能力。仿真结果表明,该算法能快速收敛于优秀解,实现工作节点集的优化选取,降低网络冗余,从而控制网络的能耗并延长网络的生存时间。     

无线传感器网络节能分析

无线传感器网络作为一种全新的信息采集与处理技术,结合了通信、传感和计算三大技术,能够实现自主数据采集、融合和传输。但由于无线传感器网络节点密集,使用电池供电,能源有限。因而,如何减少能耗,延长无线传感器网络的生命周期是至关重要的。本研究将重点从单节点能耗,路由协议和数据融合三个方面研究无线传感器网络的节能优化。     

基于蜂窝分区的蚁狮优化自适应路由算法

为有效均衡无线传感器网络能耗、延长网络生命周期,提出一种基于虚拟蜂窝分区结合智能算法的多跳路由算法。首先引入边界光滑收缩因子和权重调节系数于蚁狮算法中,平衡算法全局开发能力、加快收敛速度,并通过基准函数进行对比验证改进有效性;再将监测区域进行多六边形划分,并利用改进蚁狮算法寻找最低代价传输路径,当路径中出现节点死亡时自动更新传输路径;最终形成自适应低能耗路径的网络路由协议。仿真实验表明,此算法在降低能耗和延长网络寿命方面,均明显优于CRVB、IHCRA算法。     

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.     

基于距离与移动节点的 WSN分层路由协议

分层无线传感器网络簇首节点容易成为网络瓶颈、制约网络性能.针对此问题,提出一种低能耗的路由协议.采用普通传感器节点与Sink(汇聚)节点之间的距离来量化分级,选取同一量化级别下能量高的节点成为簇首;引入移动节点来承担Sink与簇首之间的数据转发,使簇首只需负责收集本簇成员的数据从而降低其负担.仿真实验验证了基于距离与移动节点的路由技术能高效地克服簇首处网络瓶颈问题,并降低网络能耗,提高网络生存时间.     

一种改进的无线粮情监测系统路由算法

针对无线粮情监测系统特点,基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络分簇路由算法—EBHCR。EBHCR采用集中式簇首产生算法;簇内节点以单跳方式通信,簇首与网关间采用距离阈值判断和选择单跳或多跳通信方式;转发节点路径权值综合考虑了节点剩余能量、最优转发距离等因素。用NS2软件对EBHCR和LEACH进行对比分析,仿真结果表明,首个死亡节点出现时EBHCR算法比LEACH算法多运行135轮;70%节点死亡时EBHCR算法比LEACH算法多运行262轮,EBHCR有效生存期是LEACH算法的124.9%。EBHCR算法在能耗均衡性、存活节点数和网络有效生存期方面明显优于LEACH算法。     

基于路灯单灯状态监控的无线链状网络路由算法的研究

基于路灯单灯状态监控的无线传感器网络应用,针对链状网络节点负载不均衡和网络节点能量有限的问题进行分析和研究,提出一种适合该应用的新型路由算法,这种新型路由算法根据网络节点可通过功率控制来调整通信距离的前提下,合适的数据传输路径被每个传感器节点选择,使整个网络达到能耗节省,负载均衡的目的。通过仿真验证这种新型路由算法有效地平衡了网络负载,使网络能量节省,网络生命周期提高。     

面向农业观光服务的无线传感网节点布局优化

[目的]探讨面向农业观光园区分布式服务的无线传感器网络节点布局优化方案,为提高农业观光园区服务质量及提升游客游园体验提供依据.[方法]利用社会力模型结合观光园区规划信息,采用Anylogic行人仿真平台获取游客在园中的空间分布数据,用传统K-means算法和改进K-means算法分别对游客空间分布数据进行聚类分析,并根据节点优化布局评价指标,计算节点最优位置.[结果]采用传统K-means算法和改进K-means算法对选取的12组游客空间分布数据进行单日游客聚类分析得到两组节点位置;改进K-means算法聚类得到的节点最终位置对节点被接入次数的均衡效果均优于传统K-means算法,其节点被接入次数均方差的均值降低约41.8%.因此,改进K-means算法更适合运用于观光园区节点的布局优化,得到的节点最终位置即为该观光园区节点最优位置.[建议]在面向农业观光服务的混合型无线传感器网络建设中,应基于社会力模型预估游客空间分布,实现观光服务优化;通过合理部署节点位置,延长融合智能设备的混合型无线传感器网络生存时间;更好地打造面向游客服务、整合移动智能设备的农业物联网系统.     

基于模糊梯度的无线传感器网络能量均衡路由协议

为了延长无线传感器网络的寿命,从均衡节点能量消耗的角度设计了基于模糊梯度的能量均衡路由协议.该协议对节点间的梯度值进行模糊分级,并将等级选择策略与质量评价函数相结合进行下一跳节点选择,以实现全局的能量均衡;设计并利用低能量节点的拒绝与推荐策略为低剩余能量节点进行负载分流,以实现局部能量均衡.仿真表明:该协议能更全面、合理地利用有限的资源,较大地延长网络寿命并降低节点的平均能耗.     

基于能效的动态分簇目标跟踪算法

由于传感器节点携带的电量受限,在目标跟踪的过程中,往往会因为电量耗尽而失效.为了降低节点的能耗,延长网络寿命,提出了一种基于能效的动态簇目标跟踪算法,能够随着目标的移动,快速地生成最优的跟踪簇,并根据感知信号的质量评价模型,提出了一种新的簇头竞选机制和节点上报数据的筛选机制,有效地减少了节点的通信总量,降低了能耗.仿真结果表明,该算法与传统的目标跟踪算法相比,具有更高的能效.     

面向农业环境的无线传感器网络部署算法研究

设计了基于改进微粒群和初始能量分配的综合优化算法。通过合理的无线传感器网络节点部署,在保证网络通讯质量的同时,根据不同节点的实际功耗,均衡每个节点的能量,有效延长整个网络的生命周期,促进无线传感器网络技术在农业环境监测中更广泛的应用。     

能量非均衡节点在无线传感网络立体空间的LEACH路由研究

针对无线传感器网络中节点初始能量不均匀且工作在立体空间中的网络分布问题,建立了整个无线网络数学模型,介绍了该数学模型中节点与节点间的能量扩散模式,并针对该模型研究网络中节点数据传输的能量消耗形式,给出了基于节点能量消耗模型网络中要选举的最佳簇头个数。通过分析LEACH算法和网络特性,提出了对LEACH算法的改进算法,并利用MATLAB对改进算法进行了仿真。结果表明,改进算法使网络所消耗的能量在节点间分布更加均匀,延长了网络的稳定周期。     

基于自适应萤火虫的农业传感网络均衡分簇算法

为了减少在非均匀分簇情形下容易出现网络负载不均衡、通信不可靠以及工作不稳定等问题,将群智能萤火虫算法与农业无线传感器网络分簇路由算法相结合,提出一种自适应萤火虫算法农业WSNs负载均衡分簇方法。该算法综合考虑负载均衡和能量消耗2个优化目标,搜索过程充分考虑了网络分簇的负载均衡性、簇内数据传输距离、跳数、时延和带宽等因素,最后选出合适的分簇数,完成源目的节点间的信息传输。仿真试验表明,提出的算法在感知范围内自适应地调整搜索步长,降低振荡现象,提高求解精度。与低功耗自适应集簇分簇型协议(LEACH,low energy adaptive clustering hierarchy)、ACO算法和PSO算法的分簇协议能耗相比,分别节省了32.5%、22.3%和12.8%,有效延长了农业无线传感器网络寿命。     

面向新疆平原灌区的LEACH路由算法研究

已研究的无线传感器网络系统多使用于温室大棚、中部平原等环境中,并采用LEACH路由算法均衡网络能量,以达到延长网络寿命的目的;这些网络中节点与节点之间的距离较近、面积规模较小、每个节点能量相对充足,因此在使用LEACH路由算法时不容易出现因选取簇头不当、节点能耗过快而产生网络空洞等问题;但在新疆平原灌区中进行无线布网时,因硬件成本有限、地理环境复杂等各种因素的限制,导致部署出来的无线传感器网络是一种典型的Zig Bee广域网,该网络中节点与节点间距离较远,不同节点之间传输信息时能量消耗过大,因此当网络中选举不当节点作为簇头时会因该节点能量消耗过快而产生节点失效的问题,产生网络空洞现象;本文针对这种现象,在面向新疆平原灌区网络这一限制区域中,联合节点距离、密度及剩余能量提出了一种的改进型LEACH算法,该算法针对传统LEACH算法在随机选取簇头过程中的缺点,在簇头选取过程中,首先将网络按照终端节点与基站之间的距离等级划分为多个区域,使得距离基站越近的节点成为簇头的概率越大,然后通过各个区域中节点密度和剩余能量因素将适合的节点选举为簇头,提高网络利用率,解决网络空洞问题,延长网络生命周期。采用Matlab软件对改进算法进行仿真,实验结果表明在节点稀疏的网络中改进后的LEACH算法比传统LEACH算法的网络寿命提升了16%,且可以满足新疆平原灌区中广域网络要求,减少了网络空洞问题的产生。     

一种基于位置信息辅助的移动自组织网络路由算法

在移动自组织网络中,由于节点的移动没有固定的模式,很多情况下无法得到稳定的网络拓扑,因此传统的无线多跳网络路由协议很难直接运用于移动自组织网络。本文分析了基于地理位置的路由模型,引入移动节点的当前位置信息和目标位置信息,结合报文的投递目标进行在报文转发中做最优路由选择。基于影响路由选择的三个要素:移动节点目标位置与报文目标位置的距离、移动节点目标位置与报文目标位置的夹角和移动节点本身的移动速度,提出了一种基于位置信息辅助的移动自组织网络路由算法(LIBR)。仿真结果表明,所提算法在转发成功率、转发延时以及转发次数等性能参数方面与现有的路由算法相比,具有更好的性能表现。     

基于改进蚁群算法的智慧农业无线传感器网络路由优化研究

为了提高智慧农业无线传感器网络路由的生存时间,节点能量消耗相对均衡,采用改进蚁群算法。首先建立无线传感器网络模型和约束条件;接着通过消耗能量预测节点传输能力,剩余能量、过载区域以及覆盖冗余度构成适应度函数;然后改进蚁群算法,包括基于最佳路径的目标函数值信息素分配策略,二点交叉算子对信息素分配策略对应的任意2个网络节点序列进行优化;最后给出无线传感器网络路由优化流程。试验仿真显示本研究算法使无线传感器网络路由的节点间剩余能量差异性最小,网络生存时间较长,不同节点数接收数据包平均剩余能量较多。     

社交网络中基于节点影响力和累积效应的数据转发算法

目的社交网络是DTNs网络的一种,该网络是一种特殊的无线自组织网络,缺乏端到端的持续连接,具有较高的丢包率和传输延迟。研究目的是克服上述缺点,实现数据的高效转发。方法针对社交网络中节点与社区以及节点与目的节点的关系进行研究分析,提出一种基于节点影响力和累积效应的数据转发算法:DFNS算法。结合C++软件进行实验模拟,与DTNs网络中的Epidemic算法和Label算法进行对比分析。结果随着网络中发包数目的增加,DFNS算法的传递率略低于Epidemic算法,高于Label算法,其平均延迟却高于其他2种算法。拷贝数目方面,DFNS算法比Epidemic算法最高减少44.38%,相比于Label算法最高减少39.47%。随着网络中数据包的存在时间的改变,3种算法的传递率先迅速增长,之后基本不发生改变,且3种算法平均延迟的变化趋势基本相同。在拷贝数目方面,DFNS算法比Epidemic算法平均少了45.16%,比Label算法平均少了40.25%。结论 DFNS算法在传递率方面优于Label算法,略低于Epidemic算法,相比其它2种算法能明显降低网络中数据包的拷贝数目,减少资源的能量消耗。在提高网络性能,降低网络成本方面优于其它两种算法。     

基于节点度的拓扑构造的仿真设计

拓扑控制是无线传感器网络中的常见控制方法。从节点度的角度进行拓扑构造设计,对网络性能如连通性、覆盖性等有显著影响。基于此,重点研究典型算法LMA,通过OMNeT4.0++平台,设计并调节每个节点的发射功率,从而优化节点之间的拓扑连接,延长网络的生命周期。仿真实验表明:LMA算法能够自适应地实现网络节点度的调节,在满足网络连通的前提下降低全网的能耗,该对数极坐标变换LMA算法具有一定的推广应用价值。