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一种基于地理位置不等分簇的无线传感器网络路由协议

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一种基于地理位置不等分簇的无线传感器网络路由协议

作者：李洁湖南师范大学

学位级别：硕士

无线传感器网络集成了传感技术、嵌入式计算、分布式信息处理和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种监测对象的信息,并进行处理。无线传感器网络路由协议的设计关键问题是如何有效的均衡能耗,延长网络的生命周期。本文首... 详细信息

无线传感器网络集成了传感技术、嵌入式计算、分布式信息处理和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种监测对象的信息,并进行处理。无线传感器网络路由协议的设计关键问题是如何有效的均衡能耗,延长网络的生命周期。本文首先阐述了无线传感器网络的结构、特点以及关键技术等。然后对现有的典型无线传感器网络路由协议进行了分析与比较,并分析了分层路由协议,指出了LEACH协议中存在的问题,并在此基础上提出了一种基于地理信息的分层路由算法GCRP。该协议依据最优簇首节点概率来确定网络中簇首的个数,并根据距离汇聚节点的远近调整簇半径的大小,将网络覆盖区域划分成若干面积不相等的簇,确保每个簇中有一个簇首节点,以解决LEACH协议中簇首个数和分布不稳定的问题,簇间采用单跳或多跳通信。同时,我们对LEACH中阀值T(n)的计算方法进行改进,避免了LEACH中剩余能量较少的节点成为簇首的问题。并仿真了LEACH和GCRP协议,仿真结果表明,GCRP算法节省了整个网络的能量消耗并很好的均衡了网络内节点的能耗,延长了节点的生存时间,改善了网络性能。最后对本文所作的工作进行了总结,并提出了需要进一步研究的问题。

关键词：无线传感器网络 LEACH协议不等分簇最优簇首

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基于梯度的无线传感器网络路由算法的研究

基于梯度的无线传感器网络路由算法的研究

作者：张爱丽延边大学

学位级别：硕士

近些年来,无线传感器技术得到了迅速的发展。由于无线传感器网络WSN(Wirless Sensor Networks)在实时数据采集以及无线信息传输等很多领域,具有操作简单、方便灵活特点,已成为环境监测、智能交通及家居控制等方面的重要组成部分。传感... 详细信息

近些年来,无线传感器技术得到了迅速的发展。由于无线传感器网络WSN(Wirless Sensor Networks)在实时数据采集以及无线信息传输等很多领域,具有操作简单、方便灵活特点,已成为环境监测、智能交通及家居控制等方面的重要组成部分。传感器节点因受到物理体积小、电池容量有限和监测环境较险恶等因素的制约和限制,设计出高效的无线传感路由协议必须维持较小的路由表信息,因此增加传感器网络的可扩展性和延长使用寿命,成为当前首要研究目标。鉴于其本身的独特性,传统的无线传感器路由相关技术,并不适应于现代无线传感网络。学术界对无线传感器网络的关注与日俱增,对路由算法各个方面的研究与创新层出不穷。目前,在层次型无线传感器网络路由协议的研究范畴,比较有代表性的路由算法有：LEACH算法和在此基础上改进的路由算法。为了充分利用无线传感器节点能量,延长网络使用寿命,本文基于LEACH算法基础上进行了改进,提出基于梯度的多跳路由改进算法LEACH-LMT (LEACH-Level Multi-hop Transmission)。LEACH-LMT算法的主要思想是：首先,在需要监测的区域内部,固定汇聚节点(Sink)和无线传感器节点,为每个节点设置对应的梯度;簇首选举阶段,为了对簇首的数目进行优化,通过公式推导,计算出最优簇首数目;选举阈值考虑节点的梯度值、剩余能量以及邻居节点个数等综合因素,使簇首分布更加合理。其次,在数据传输阶段,建立的传输路径是一棵倒立的生成树,选择中转节点时采用基于梯度的赋权方式,权值涉及到节点的梯度、剩余能量和能量消耗的比值等优化因子。传感器节点把采集的数据沿着赋权生成树传输到汇聚节点,避免LEACH-EE算法可能出现迂回信息传输的问题,达到了优化信息传输路径,节省能量的目的。本文提出的LEACH-LMT算法,采用传感器节点整体存活量和总体能量消耗两方面的标准进行评价,使用MATLAB工具进行仿真实验。由仿真实验结果中得出结论：本论文提出的LEACH-LMT算法,与LEACH算法和LEACH-EE算法相比较,减少无线传感器整体节点能量的消耗,提高了节点能量利用效率,延长了网络使用寿命,达到了本论文的目的。

关键词：无线传感器网络 LEACH算法梯度最优簇首多跳路径生成树

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无线传感网分簇路由算法研究

无线传感网分簇路由算法研究

作者：潘玉兰广东工业大学

学位级别：硕士

无线传感网(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由大量以自组织多跳方式分布的微型传感器组成的无线通信网络,用于对物理世界信息的采集、处理和传输。如今已被广泛应用于各个领域。由于监测区域地理位置的特殊性,传感器节点被部署之后... 详细信息

无线传感网(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由大量以自组织多跳方式分布的微型传感器组成的无线通信网络,用于对物理世界信息的采集、处理和传输。如今已被广泛应用于各个领域。由于监测区域地理位置的特殊性,传感器节点被部署之后无法进行回收和充能处理。同时,微型传感器承载的电池能量少,导致整个WSNs网络生命周期短,在一定程度上制约了WSNs的潜在发展。为了更好地实现WSNs现有或潜在的应用,本文以提高网络生命周期,减少数据传输延时为研究目标,提出改进的分簇路由算法。本论文的主要研究内容如下:1.对WSNs的体系结构、主要特点、关键技术及其应用前景进行了研究,并对相关分簇路由算法即LEACH算法、DEBUC算法以及MRAUC算法进行论述分析。为本文下一步的研究做准备。2.本文从全局出发,针对LEACH算法、DEBUC算法以及MRAUC算法的不足,提出了本文改进的分簇路由算法。通过簇的合理建立与簇间优化路由相结合,从整体上对WSNs的路由进行优化,提高网络生命周期和数据传输效率。3.本文提出的改进分簇路由算法的基本流程如下:第一,基于节点剩余能量因子、网络存活节点的平均剩余能量因子和邻居节点分布密度因子,设置阈值T(n),对簇首选举机制进行改进,以选择合理的簇首节点。第二,基于簇首节点与基站之间的距离因子、簇首节点的剩余能量因子以及邻居节点分布密度因子,设置簇首节点成簇半径R,使各簇首节点生成合理的簇规模大小;第三,在簇首节点与基站之间的数据稳定传输中,基于邻居簇首节点剩余能量因子、邻居簇首节点与基站之间的距离因子和邻居簇首节点的成簇半径因子,采用基于改进的梯度下降法强化学习来计算权值最小的自适应无线簇间路由策略。最后,对本文提出的改进分簇路由算法与LEACH算法、DEBUC算法以及MRAUC算法进行了仿真实验。通过实验结果比较分析,本文提出的改进算法在节点剩余能量方差方面更稳定,变化范围更小;在网络生命周期方面,与上述三个算法相比,分别提高了1599轮、360轮、133轮;在数据传输吞吐量方面,分别是上述三个算法的10.1倍、1.83倍、1.51倍。

关键词：无线传感网分簇路由算法最优簇首最优成簇最优簇间路由

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基于SEP协议的最优分簇改进算法

计算机与现代化 2019年第9期 17-23,30页

作者：胡乃平王冬周艳平青岛科技大学信息科学技术学院

提出基于SEP协议的最优分簇改进算法。根据SEP协议的分簇结构,采用不同竞争时间、考虑剩余能量因素的区首选举策略将网络区域进行优化分区,从而均衡区内能量消耗;提出结合最优簇首数并考虑普通距离因子等因素选举簇首;有机结合簇内单跳... 详细信息

提出基于SEP协议的最优分簇改进算法。根据SEP协议的分簇结构,采用不同竞争时间、考虑剩余能量因素的区首选举策略将网络区域进行优化分区,从而均衡区内能量消耗;提出结合最优簇首数并考虑普通距离因子等因素选举簇首;有机结合簇内单跳和簇区间转发,区首与簇首进行两层路由传输。利用Matlab对所提改进算法进行仿真分析,结果表明,这种基于SEP的改进算法(P-SEP)与SEP、基于新型聚类的非均匀成簇NHRPNC相比,有效地降低了传感器节点的平均能耗,从而延长了网络生命周期。

关键词： SEP协议距离因子簇首选举最优簇首区间转发传感器

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基于能量均衡高效的LEACH改进算法

电子技术应用 2023年第1期49卷 63-68页

作者：谢佳张玲华南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210023

LEACH路由协议是无线传感器网络一个经典的分簇路由方法,但在限能严重的无线网络中,节点功耗高、生存时间短等问题严重影响网络性能,为此提出了改进的基于能量均衡高效的LEACH-X协议。通过加入最优簇首数,提出修正的剩余能量因子,考虑... 详细信息

LEACH路由协议是无线传感器网络一个经典的分簇路由方法,但在限能严重的无线网络中,节点功耗高、生存时间短等问题严重影响网络性能,为此提出了改进的基于能量均衡高效的LEACH-X协议。通过加入最优簇首数,提出修正的剩余能量因子,考虑节点的剩余能量、周期内当选过簇首的次数以及密度因子,并对部署区域分区,针对区域调整距离因子增益参数的权重来修正簇首选举阈值函数;接着进行二次竞争并最终选举簇首,从而减小节点能耗,使WSN存活时间得到一定的延长。仿真结果表明,与传统LEACH协议进行对比,LEACH-X协议降低了网络能耗,延长了网络生存时间。

关键词：无线传感器网络 LEACH 最优簇首剩余能量因子密度因子距离因子分区

簇首选择改进的LEACH无线传感器路由协议

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计算机应用与软件 2015年第6期32卷 171-173页

作者：谭军百色学院数学与计算机信息工程系广西百色533000

针对LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议能耗大、网络生命周期短等不足,提出一种簇首选择改进的LEACH无线传感器路由协议(M-LEACH)。首先在综合考虑节点剩余能量、网络平均剩余能量、上一轮节点消耗的能量基础上,引... 详细信息

针对LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议能耗大、网络生命周期短等不足,提出一种簇首选择改进的LEACH无线传感器路由协议(M-LEACH)。首先在综合考虑节点剩余能量、网络平均剩余能量、上一轮节点消耗的能量基础上,引入加权因子选择簇首。然后根据接收信息、簇首以及传输ADV的能耗确定簇首的数量,使簇首在网络中分布均匀。最后采用仿真实验进行性能测试。结果表明,相对于LEACH协议以及其他改进的LEACH协议,M-LEACH降低了传感器网络的能耗,使整个网络能量更加均衡,延长了无线传感器网络的生命周期。

关键词：无线传感器路由协议最优簇首加权因子