简介：本文针对LEACH算法中没有考虑簇头间能耗均衡和远离基站簇头过早失效的问题，提出一种基于能耗和距离的WSN分簇路由算法。仿真结果显示，该算法能有效克服LEACH存在的这两个缺陷，有效提高网络生命期。关键词无线传感器网络；分簇路由算法；能耗均衡中图分类号TP212.1文献标识码A文章编号1007-9599(2010)04-0000-02ClusteredRoutingofWSNagainstEnergy&DistanceYaoLijunLiKangman(HengyangNormalUniversity,Hengyang421008,China)AbstractLEACHalgorithmdoesn’tconsiderenergy-consumptionbalancebetweencluster-headsanditscluster-headawayfromthebasestationoftenprematurelyfail.Thispaperproposesaclusteredroutingalgorithmbasedonenergyanddistanceforwirelesssensornetwork.SimulationresultsshowthatthealgorithmcaneffectivelyovercomethesetwofalwsofLEACH,improvethenetworklifetime.KeywordsWirelesssensornetwork;Clusteredroutingalgorithm;Energybalance过去多年以来，传感器网络在数据收集和处理方面的协同工作和协作管理采集活动的潜在应用价值受到越来越多的关注。然而，由于现代无线传感器网络具有节点能源受限且通常无法补充、节点微型化等形态特征。因此，如何高效使用能量来最大化网络生命周期是无线传感器网络面临的首要挑战1。对wsn路由协议研究表明，分簇路由协议23可以对簇内成员感知的数据进行融合转发，能有效简化对传感网网络的查询，从而节省能量延长网络生命周期。低能耗自适应分簇协议LEACH4基本思想是通过等概率地随机循环选择簇头，将整个网络的能量负载平均到每个传感器网络节点，从而达到降低网络能量耗费、延长网络生命周期的目的。然而，该算法主要集中于均衡簇成员节点之间的能量消耗，没有考虑到簇头之间的能量消耗均衡问题。再者，其由于规定簇头直接与基站通信，造成了远离基站的簇头过早失效。本文针对这两点，提出一种新的分簇路由算法。本算法首先根据节点的剩余能量来合理选择簇头，剩余能量高的优先选择为簇头，最终有效平衡全网能量。簇头选好后，对于成员节点来说，根据与簇头的距离和自身的能量消耗决定加入哪个簇，从而有效延长网络生命周期。这样就可以让簇头节点的选举与节点剩余能量直接相关，避免同构成簇算法遇到的问题。对于远离基站的节点会较早失效的问题，算法规定每个簇头通过成员节点的位置估计感知到相同事件的邻居簇，然后进行局部的多跳数据融合，以达到节能的目的。一、网络模型本文采用的网络模型如下①所有节点随机静态分布在1个二维平面区域中，在该区域的外部存在1个基站；②节点具有数据融合功能；③所有节点的射频发射功率可以调节；④节点在最大的功率下可以直接与基站进行通信；⑤所有节点同构，并且对突发事件具有相同的感知半径；⑥节点知道自身的位置；⑦网络突发事件的出现概率较小，在同一时刻仅出现1次突发事件。传感器节点的能耗主要由计算能耗和无线射频模块收发报文的通信能耗构成。节点的通信能耗模型以及相关参数的选择与无线模型2相同，节点传输kbit数据至距离d处，以及接收kbit数据需要的能耗分别为，对于服从4次方衰减的无线电，本文仅考虑节点的通信能耗。二、成簇算法在网络建立阶段，基站需要用一个给定的发送功率向网络内广播一个信号。每个传感器节点在收到此信号后，根据接收信号的强度计算它到基站的近似距离。每轮循环的过程是在簇建立阶段，基站每个节点选取一个介于0和1之间的随机数，如果这个数小于某个阈值，该节点成为候选簇头。然后，通过竞争算法确定最终簇头，簇头向周围节点广播自己成为簇头的消息。每个节点根据提出的能量消耗函数来确定加入哪个簇，并回复该簇头。持续一段时间后，网络重新进入启动阶段，进行下一轮分簇。能量消耗函数f（i，j）为，其中1≤i≤CH，CH为加入第j个簇头的簇成员数量，1≤i≤CH，CH为簇头数量。节点i加入簇头CHj的条件就是使f（i，j）最小。其中Ei表示节点i的当前能量，ECHj表示簇头j的当前能量。f（i，j）既引入了距离因素，又引入了能量因素，更能有效平衡当前簇头区的能量消耗。只要能量消耗率函数最小，簇成员和簇头消耗能量均最低，进而全网络消耗能量低，因此能有效延长网络的生命周期。对于LEACH算法规定簇头直接与基站通信从而造成了远离基站的簇头过早失效的问题，通常通过固定多跳方式解决，但造成额外的能耗。本算法估计感知到相同事件的簇，从而确定下一跳的汇聚点。三、结论使用MATLAB对算法进行仿真测试，假设100个节点均匀分布在（0，0）和（100，100）的二维区域内，基站的位置在（175，50），设每一轮节点成为簇头的概率为0.05。消耗率函数参数是平衡簇头和成员之间的权值。图1消耗率权值与轮数关系图2本算法与LEACH生命期比较图1显示w值从0.1到1范围内的仿真，从图1可以看出w在0.5或0.6处效果最好。图2显示在不同传感半径下LEACH和本算法生命期的对比，从图可以看出，随着传感半径的增大，各个协议中网络的生命期均有所下降，在各传感半径下本算法的网络生命期要明显高于LEACH。参考文献1liuyue-yang,JiHong,YueGuang-xin.RoutingprotocolwithoptimallocationofaggregationinwirelesssensornetworksJ.TheUournalofChinaUniversitiesofPostsandTelecommnications,2006,13(1)125-1312HeinzelmanW,ChandrakasanA,BalakrishnanH.Anapplication-specificprotocolarchitectureforwirelessmicrosensornetworksJ.IEEETransactionsonWirelessCommunications,2002,1(4)660-6703YounisO,FahmyS.HEEDahybrid,energy-efficient,distributedclusteringapproachforAdHocsensornetworksJ.IEEETransactionsonMobileComputing,2004,3(4)366-3794HEINZELMANW,CHANDRAKASANA,BALAKRISHNANH.Energy-efficientroutingprotocolsforwirelessmicrosensornetworksA.Proceedingsofthe33rdHawaiiInternationalConferenceonSystemSciencesC.Hawaii,2000.1-10

简介：在较大规模的无线传感器网络周期性数据采集应用中，经常会出现异构网络，LEACH等协议没有考虑节点的异质性。提出一种基于多级异构网络的高效路由分簇协议，考虑了节点的异质性，为不同类型节点设置不同簇头选举概率及阈值函数，优化簇头选举策略，较高初始能量和剩余能量的节点比低能量节点拥有更多的机会成为簇头节点。实验结果表明，能够高效地利用传感器网络采集数据，网络负载总体均衡，并延长网络生存周期。

简介：摘要 : 随着无线终端数量的快速增长和多媒体图像等高带宽传输业务需求的增加，农业物联网相关领域可预见地会出现无线频谱资源紧缺问题。针对基于传统物联网的作物表型信息采集系统中存在由于节点密集部署导致数据传输过程容易出现频谱竞争、数据拥堵的现象以及固定电池的网络由于能耗不均衡引起监测周期缩减等诸多问题，本研究建立了一个认知无线传感器网络（ CRSN）作物表型信息采集模型，并针对模型提出一种引入边缘计算机制的动态频谱和能耗均衡（ DSEB）的事件驱动分簇路由算法。算法包括：（ 1）动态频谱感知分簇，采用层次聚类算法结合频谱感知获取的可用信道、节点间的距离、剩余能量和邻居节点度为相似度对被监控区域内的节点进行聚类分簇并选取簇头，构建分簇拓扑的过程对各分簇大小的均衡性引入奖励和惩罚因子，提升网络各分簇平均频谱利用率；（ 2）融入边缘计算的事件触发数据路由，根据构建的分簇拓扑结构，将待检测各区域变化异常表型信息触发事件以簇内汇聚和簇间中继交替迭代方式转发至汇聚节点，簇内汇聚包括直传和簇内中继，簇间中继包括主网关节点和次网关节点 -主网关节点两种情况；（ 3）基于频谱变化和通信服务质量（ QoS）的自适应重新分簇：基于主用户行为变化引起的可用信道改变，或分簇效果不佳对通信服务质量产生的干扰，触发 CRSN进行自适应重新分簇。此外，本研究还提出了一种新的能耗均衡策略去能量消耗中心化（假设 sink为中心），即在网关或簇头节点选取计算式中引入与节点到 sink的距离成正比的权重系数。算法仿真结果表明，与采用 K-medoid分簇和能量感知的事件驱动分簇 (ERP)路由方案相比，在 CRSN节点数为定值的前提下，基于 DSEB的分簇路由算法在网络生存期与能效等方面均具有一定的改进；在主用户节点数为定值时，所提算法比其它两种算法具有更高频谱利用率。

简介：分簇路由协议的提出有效地延长了网络的生存时间,提升了网络性能。本文基于对现有路由算法的研究,提出基于竞争机制的簇头选举算法。该算法综合考虑了节点的能量因子,消除簇头选举位置不均和节点能量消耗失衡的情况。仿真结果表明,该算法改进了LEACH算法中随机选取簇头所导致能量损耗和位置分布不均衡的不足,有效地延长了网络的生存时间。

简介：针对WSN能耗进行研究，在簇头选择过程中利用节点的能量、邻节点数以及簇头数等参数设置节点当选簇头的优先度；在簇的组建过程中利用能量参数设置簇的重建条件，达到减小簇的重建频率的目的，有效地防止网络中热点问题的出现。

简介：路由协议是无线传感器网的关键技术之一，它的性能影响着整个网络的性能，分簇路由协议具有可扩展性好，能量高效而成为研究热点。本文在分析和研究主要的分簇路由算法的基础上，提出了今后研究的方向和内容。

简介：摘要：本文针对复杂无线环境下三级树形结构面临的挑战进行了探讨，并提出了适应复杂环境的三级树形结构调整策略,分析了三级树形结构在复杂环境中可能面临的挑战，包括网络拓扑变化引起的结构调整问题和负载不均衡等,提出了一种适应性强的三级树形结构调整策略，通过引入拓扑感知算法、动态调整策略以及预测分析技术，实现对网络拓扑变化的及时响应和智能调整，提高了结构的稳定性和性能。

简介：应用迪杰斯特拉算法和弗洛伊德算法进行路由链路设计时,可以找到最短路径,但可能引起网络负载的不均衡.在考虑网络综合性能的基础上,对这两种算法增加链路或在生成链路时加入节点度的限制,可实现路由算法的优化,减少网络负载不均衡情况的发生.

简介：随着集成电路制造工艺的不断发展,集成在芯片上晶体管的数量也随之增多,已超过几十亿晶体管的规模,因此芯片上可以集成越来越多的IP核。随着芯片中IP核数量的增多,基于总线结构的片上系统（System-on-Chip,SoC）已不能满足数据的通信要求,为了解决这个问题,片上网络（Network-on-Chip,NoC）作为一种全新的互联结构被提出来。其核心是把网络设计的思想移植到芯片设计中,将片上资源互连起来,并将计算与通信分离。片上网络具有很好的空间可扩展性,采用的全局异步一局部同步的通信机制使并行通信效率更高。NOC带来了一种全新的片上通信方式,它的引入有利于提升可重用设计、解决通信瓶颈和全局同步等难题。本文在研究片上网络结构的基础上,针对片上网络多播通信的特点提出了一种多播容错路由算法。

简介：对ASON的路由进行了深入研究，在分析ASON网络的特点的基础上，提出了一种全新的适用于ASON路由的波长路由算法，在用链表方法表示网络结构的基础上，将波长信息加入链表内，找到符合波长连续的最短路径，或在增加波长变换器时，计算最小代价的路径。并对该算法进行了仿真实现，证实了该算法是可行的、有效的路由波长算法。

简介：为保证Internet网络的服务质量，提高网络资源利用率，本文借鉴神经网络算法的快速高效及改进的路由算法简单易行、成本低的特点，提出了智能集成路由算法，使路由选择能在不同条件下，在神经网络算法与改进的算法之间切换。并设计了算法的模拟试验，通过比较各算法的耗时，证明了该算法的优越性。

简介：通过分析ZigBee协议中Cluster—Tree和AODVjr算法的优缺点，提出一种基于Cluster—Tree＋AODvjr的优化路由算法。该算法利用ZigBee协议中的邻居表，通过定义分区来确定目的节点的范围，从而控制广播RREQ分组的跳数，防止无效的RREQ泛洪。此优化算法能够有效地减小路由跳数，缩短传输时延，减少网络中死亡节点的数量，提高数据传送的成功率。

简介：基于低能量自适应簇层(Lowenergyadaptiveclusteringhierarchy)协议,提出面向能量采集WSNs的基于优化工作周期的簇协议,记为DC-LEACH。DC-LEACH协议利用工作周期(dutyCycling,DC)技术对LEACH协议进行改进。首先,给簇头选择设置DC,并保证簇头CH的比例。然后,基于节点的能量采集率和数据包到达率优化数据传输的DC,使得节点能够调整数据传输的工作周期,进而维持能量中和操作(EnergyNeutralityOperation,ENO),最终延长网络寿命。最后,分析了最优簇头CH数。仿真结果表明,提出的DC-LEACH协议在吞吐量和网络寿命方面的性能优于EA-LEACH和C-LEACH协议。

简介：摘要目前来页岩气已成为各油田勘探开发热点。针对页岩气藏渗透率极低的特点，采用泵送电缆射孔+桥塞分段压裂提高储层改造效果，射孔方式采用非常规分簇式射孔技术。为全面反映非常规分簇式射孔工艺先进性和经济性，本文对该工艺经济指标进行分析。

简介：拒绝服务攻击使用‘虚假’数据包（源地址为假）来淹没主机,这也是拒绝服务攻击路由反向追踪算法的基本思路,拒绝服务攻击反向追踪问题的难点在于攻击数据包通常都具有不正确的或

简介：文章采用蚁群算法来解决QoS路由的寻路问题。首先，本文对蚁群算法的基本原理和工作机制进行简单介绍，阐述了蚁群算法在网络路由问题中的应用。该算法的实现解决了通信网络中的端到端时延及带宽约束的路由问题。根据信息素强度局部和全局更新准则，本文实现了蚁群算法的最优解的寻找过程，克服了一定的局限性，快速找到满足QoS要求的全局最优解。

简介：为了提高Mesh网络用户的使用感知，防止终端节点能量耗尽而导致的路由重选，本文提出同时考虑网络节点与网关节点之间的距离和节点剩余能量的路由方法，来均衡网络的能量，让能量剩余过少的节点和离网关过远的节点尽量避免中转数据，以此来平衡对网络节点能量均衡与数据传输效率的要求。通过实验与RM—AODV和OTR算法进行对比表明，基于能耗均衡的Mesh网络路由算法，在总体能耗和数据延迟上都要优于RM—AODV和OTR，达到了很好的能耗均衡效果。

简介：摘要：容迟网络是指缺乏稳定端到端传输路径的无线网络。由于容迟网络链接会频繁地中断，所以往往采用存储-携带-转发的机制。由于容迟网络的网络拓扑结构是频繁变化的，会存在很多实时的瞬间接触。为了充分利用这些瞬态接触情形，现提出一种基于瞬态接触的路由算法。实验结果表明提出的算法可以降低平均时延，且取得比较高的数据包传递率。

简介：拒绝服务攻击使用‘虚假’数据包（源地址为假）来淹没主机,拒绝服务攻击反向追踪问题的难点在于攻击数据包通常都具有不正确的或,但每个IP包都必须经过从攻击方到受害者之间的路由器转发

简介：选播是Ipv6中的一种标准通讯模型。本文研究多QoS参数约束的选播路由问题，建立了一种带有多个QoS参数约束的选播通信服务模型，设计实现了相应的多路选播路由算法。网络仿真实验结果表明，该算法是有效且切实可行的，它能同时满足多个QoS的约束条件，具有较好的求解效果，改善了网络服务质量。