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基于改进蚁群算法的非均匀分簇自适应路由协议

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传感技术学报 2023年第5期36卷 788-797页

作者：陈辉王旭安徽理工大学计算机科学与工程学院安徽淮南232001

针对无线传感器网络中出现的节点能耗不均和热区问题,提出一种基于改进蚁群算法的非均匀分簇自适应路由协议。首先,根据节点与基站的相对距离和通信范围内节点密度选举出候选簇头,然后在候选簇头竞争半径范围内进行正式簇头的选取。其次... 详细信息

针对无线传感器网络中出现的节点能耗不均和热区问题,提出一种基于改进蚁群算法的非均匀分簇自适应路由协议。首先,根据节点与基站的相对距离和通信范围内节点密度选举出候选簇头,然后在候选簇头竞争半径范围内进行正式簇头的选取。其次,在节点入簇过程中,考虑共同边缘节点以及非均匀分簇网络特性,通过具有动态权重系数的代价函数形成合理的分簇结构;最后,通过在蚁群算法中使用改进的动态转移策略和局部与全局相结合的信息素更新规则,同时引入动态信息素挥发系数以提高路由算法的寻优能力,并避免陷入局部最优。仿真结果表明:所提算法能够有效地均衡网络能耗、缓解基站附近的热区问题,从而提高网络生命周期与吞吐量。

关键词：无线传感器网络非均匀分簇蚁群算法路由协议

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一种新型的无线传感器网络能效路由算法

计算机应用研究 2023年第8期40卷 2461-2466页

作者：曾伟健梁家荣广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 广西多媒体通信与网络技术重点实验室南宁530004

为了解决重复分簇而加剧能量消耗的问题,提出了一种新的无线传感器网络能效路由算法——基于簇树的非均匀分簇路由算法(UCCT)。该算法分为两步。第一步,划分网络区域为面积不相等的两个区域,对每个区域内的节点集,利用K-中心算法确定其... 详细信息

为了解决重复分簇而加剧能量消耗的问题,提出了一种新的无线传感器网络能效路由算法——基于簇树的非均匀分簇路由算法(UCCT)。该算法分为两步。第一步,划分网络区域为面积不相等的两个区域,对每个区域内的节点集,利用K-中心算法确定其质心节点;以每个质心作为一个簇,计算其中继能耗开销;确定各簇间的通信路由。第二步,利用线性规划方法来确定非质心节点所属的簇,选取各簇中剩余能量最高的节点为相应的簇头。该算法的特点是无须重复分簇。仿真结果表明,与ANRB相比,采用UCCT进行通信路由,无线传感器网络的寿命延长10.97%,数据吞吐量提高了13.09%。

关键词：无线传感器网络非均匀分簇多跳通信线性规划

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基于双簇头的WSNs非均匀分簇路由算法

计算机工程 2022年第10期48卷 184-192页

作者：陈辉高岩安徽理工大学计算机科学与工程学院安徽淮南232001

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... 详细信息

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。

关键词：无线传感器网络热区非均匀分簇路由算法双簇头

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非均匀分簇路由协议改进算法

计算机科学 2017年第2期44卷 152-156页

作者：王磊谢弯弯刘志中齐俊艳河南理工大学计算机科学与技术学院焦作454000 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024

针对无线传感器网络中存在的"热区"问题,改进了非均匀分簇(EEUC)路由协议的簇头选择策略和簇间多跳路由算法,即在簇头竞争阶段分别对阈值的设定、非均匀分簇竞争半径的计算提出了相应的改进措施。在簇间多跳路由选择阶段,在网络能量代... 详细信息

针对无线传感器网络中存在的"热区"问题,改进了非均匀分簇(EEUC)路由协议的簇头选择策略和簇间多跳路由算法,即在簇头竞争阶段分别对阈值的设定、非均匀分簇竞争半径的计算提出了相应的改进措施。在簇间多跳路由选择阶段,在网络能量代价开销公式中加入了两个因子:候选中继节点已当选转发节点的次数以及簇内成员个数。对改进的协议进行了仿真验证,结果表明:与原EEUC协议及LEACH协议相比,改进的EEUC协议具有更高的网络执行效率,更好地解决了热区问题,均衡了网络能耗,延长了网络的生命周期。

关键词：无线传感器网络热区非均匀分簇多跳路由算法

基于软件定义的WSNs非均匀分簇QoS路由算法

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计算机工程与科学 2022年第2期44卷 227-236页

作者：苟平章原晨张芬西北师范大学计算机科学与工程学院甘肃兰州730070

针对传统无线传感器网络非均匀分簇QoS路由中节点资源受限,无法动态管理等问题,提出一种基于软件定义的无线传感器网络非均匀分簇QoS路由算法(SDNUCQS)。控制器考虑节点能量、节点间距离和QoS指标,采用熵权法竞选出高质量簇头,并对网络... 详细信息

针对传统无线传感器网络非均匀分簇QoS路由中节点资源受限,无法动态管理等问题,提出一种基于软件定义的无线传感器网络非均匀分簇QoS路由算法(SDNUCQS)。控制器考虑节点能量、节点间距离和QoS指标,采用熵权法竞选出高质量簇头,并对网络进行非均匀分簇。利用交叉分类法将所要传输的数据通过时延和丢失率分成不同类型。在簇间路由中,控制器以链路QoS指标和节点负载度为参数,采用集中式方式分别计算QoS数据和普通数据传输的最佳路径。仿真实验结果表明,SDNUCQS算法能显著降低网络时延和丢失率,与LEACH、EEUC、CRIPSO和tPSOEB算法比较,能降低簇头能耗且延长了网络生命周期。

关键词：软件定义无线传感器网络非均匀分簇服务质量熵权法交叉分类

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煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第4期49卷 120-126页

作者：赵清杨维胡青松北京交通大学电子信息工程学院北京100044 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008

为解决灾后物联网节点剩余能量较低且异构的问题,提出一种能耗均衡的煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法.在簇头选举阶段引入候选簇头选举机制,根据残存节点的剩余能量、相对距离和分布密度设计簇头选举阈值函数,并利用层次分析法... 详细信息

为解决灾后物联网节点剩余能量较低且异构的问题,提出一种能耗均衡的煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法.在簇头选举阶段引入候选簇头选举机制,根据残存节点的剩余能量、相对距离和分布密度设计簇头选举阈值函数,并利用层次分析法计算出三者的权重系数.候选簇头根据当前剩余能量和地理位置计算自身竞争半径,并与邻居候选簇头竞选正式簇头.在簇间多跳路由阶段,综合考虑中继簇头当前的剩余能量、簇内成员节点数及簇间通信能耗,构造中继簇头权值函数,权值最大的中继簇头当选为下一跳路由节点.仿真结果表明:该算法能有效降低重构网络簇头节点平均能耗,提升重构网络的数据传输量,延长重构网络的生存时间.

关键词：煤矿物联网灾后重构残存节点非均匀分簇多跳路由

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非均匀分簇无线传感器网络拓扑控制仿真

计算机仿真 2019年第4期36卷 260-264页

作者：刘志龙张淋江周红雷刘建朋河南牧业经济学院网络管理中心河南郑州450011

针对多数网络拓扑控制方法存在网络生命周期短、端至端延时长、吞吐量及投递率低等问题,提出一种基于遗传算法的网络拓扑控制方法。采用分析传感器节点剩余能量和负载之间的影响关系,以网络负载均衡为目标构建了负载均衡的传感器节点评... 详细信息

针对多数网络拓扑控制方法存在网络生命周期短、端至端延时长、吞吐量及投递率低等问题,提出一种基于遗传算法的网络拓扑控制方法。采用分析传感器节点剩余能量和负载之间的影响关系,以网络负载均衡为目标构建了负载均衡的传感器节点评价模型;采用遗传算法对模型进行求解,通过种群交叉、变异等操作使所得适应度函数值最小的个体作为最优解,根据最优解控制实现目标网络拓扑控制。实验结果表明,采用的方法能够均衡节点能耗,在保证较低的网络延时、较高的吞吐量及投递率等前提下,存活的节点数量较多,有效地延长了目标网络生命周期。

关键词：非均匀分簇无线传感器网络网络拓扑遗传算法

基于蚁群优化的列车WSNs非均匀分簇路由算法

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传感器与微系统 2022年第8期41卷 148-152页

作者：杭超李刚李德仓兰州交通大学机电技术研究所甘肃兰州730070 甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心甘肃兰州730070 甘肃省物流与运输装备行业技术中心甘肃兰州730070

针对部署在列车的长带状无线传感器网络(WSNs)产生的能耗不均问题,提出了一种基于改进蚁群优化的列车WSNs非均匀分簇路由算法(IACO-UCR)。在非均匀分簇阶段,利用熵权法对候选簇首的传输距离、中心位置度和相对密度各项指标进行权重确定... 详细信息

针对部署在列车的长带状无线传感器网络(WSNs)产生的能耗不均问题,提出了一种基于改进蚁群优化的列车WSNs非均匀分簇路由算法(IACO-UCR)。在非均匀分簇阶段,利用熵权法对候选簇首的传输距离、中心位置度和相对密度各项指标进行权重确定,在综合评价确定候选簇首时引入能量优先的概念,候选簇首以其竞争半径成为最终簇首;然后将改进的蚁群优化算法应用到簇间路径搜索中,在建立路径过程中考虑到距离长度、节点能量和搜索方向角度等因素。由MATLAB仿真实验表明:与LEACH,EEUC和ACOUC算法相比,该算法能有效均衡长带状网络的能量问题,提高簇首节点能量利用率,延长了网络的生存周期。

关键词：列车无线传感器网络非均匀分簇熵权法蚁群优化算法

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带有重叠区域的多跳非均匀分簇路由算法

控制与决策 2019年第6期34卷 1271-1276页

作者：牛玉刚周振华华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室上海200237

能耗作为衡量无线传感器网络性能的一项重要指标,通常将延长生命周期、均衡能耗作为网络协议重要的设计目标.针对静态、异构、非均匀分布的网络模型,设计带有重叠区域的分簇及簇内单跳、簇间多跳的路由算法—–OMU分簇路由算法,该算法... 详细信息

能耗作为衡量无线传感器网络性能的一项重要指标,通常将延长生命周期、均衡能耗作为网络协议重要的设计目标.针对静态、异构、非均匀分布的网络模型,设计带有重叠区域的分簇及簇内单跳、簇间多跳的路由算法—–OMU分簇路由算法,该算法中簇头不再作为数据转发节点,而主要用于簇内数据的接收与融合.通过综合考虑节点剩余能量、节点密度及与基站的距离进行簇头选举并进行分簇,形成簇间重叠区域,产生用于数据转发的中继节点.同时,建立簇头与中继节点轮换机制以达到节点能耗均衡的目的,并为每个节点建立能量最省的多跳数据传输路径.仿真结果表明,所设计的分簇路由算法,特别是在大规模部署的无线传感器网络中,能有效减少和均衡能量消耗.

关键词：无线传感器网络非均匀分簇重叠区域多跳路由生命周期能耗均衡