摘要：为了适应煤矿井下巷道窄长的空间结构和复杂的环境,提高网络的稳定性和传输效率,提出一种能耗均衡跨层WSN路由传输协议(EBUCR)。分析数据传输不对称造成的网络能量空洞现象,提出基于有效密度函数ρ(x)的非均匀分簇算法,并在此基础上结合跨层设计思想,将下一跳路由节点的链路可用带宽和节点负载容量作为选取路由节点的重要因素。仿真实验表明,与LEACH,HEED和EEUC三种算法比较,EBUCR满足非均匀分簇策略,有效的优化了网络的能量消耗,延长了网络的生命期,提高了网络吞吐量和传输率,更适用于井下巷道内大规模部署的节传感器节点数据传输控制。

摘要：持久编队通信拓扑的优化是在确保多智能体使用持久编队控制方法保持队形的基础上尽量减少智能体之间的通信能耗。现有的方法可以最小化智能体的通信能耗总和,却未考虑均衡智能体间的通信能耗,而这会导致某些智能体提前退出编队。针对这一问题,以最大化队形保持时间为目标,研究了考虑能耗均衡的三维最优持久编队通信拓扑生成方法。首先,设计了一种通信拓扑离线优化机制,即选择一个合适的周期,在编队运动之前计算出每个周期内的通信拓扑,在编队保持队形过程中据此定期调整通信拓扑,从而避免在线计算和发布通信拓扑带来额外的通信能耗;而在离线计算每个周期内的通信拓扑时,先估计出每个周期开始时每个智能体的剩余通信能量,并据此更新网络拓扑中各通信链接的权重,再从更新后的网络拓扑中生成一个三维最优持久图作为本周期内的通信拓扑。其次,针对每个周期内的三维最优持久图生成问题,由于更新后的网络拓扑中的通信链路权重不对称,导致现有算法难以适用,为此提出了一种基于刚度矩阵和弧添加操作的近似求解算法,并从理论上分析了其时间复杂度和证明了其有效性。最后,通过仿真实验结果验证了该方法可以有效降低并均衡各智能体的通信能耗,相比于所有对比方法的平均水平,在节点数为5、10、15的情形下的队形保持时间分别提升了29.5%、59.4%、72.01%。

摘要：针对大规模双层无线传感器网络自移动传感器节点覆盖控制的能耗均衡问题,提出一种基于虚拟传热的重部署算法。建立了以二次熵为基础的幂律熵模型,设计传感器节点与汇聚节点之间的绝对移动方法;利用邻居节点之间幂律熵流动的平衡关系,建立熵平衡方程,采用相对熵求得相对移动中参照节点选取概率的权重,设计相对移动方法。叠加两种自移动方法,进行迭代,达到网络熵平衡。实验表明,所提算法能够高效实现能耗均衡,及时避免能量空洞,延长了网络生命周期,并提升了覆盖率。

摘要：分层无线传感器网络中,汇聚节点的部署位置,对感知节点的能耗大小以及均衡起着至关重要的作用,最终影响传感器网络使用寿命。因此,在保证所有传感节点均能有效连接的前提下,对汇聚节点的位置进行优化,延长网络生存时长。同时考虑两个优化目标,即最小化感知节点的总传输功率,以及尽可能均衡感知节点的能耗。这是一个非凸的NP-hard的多目标优化问题。为了求解该问题,首先提出了一种多目标黏菌算法,然后基于此,设计了一种分层无线传感器网络汇聚层优化部署机制。充分的实验结果表明,基于多目标黏菌算法的优化部署机制可以显著降低感知节点的总功率,平衡感知节点之间的能量消耗。

摘要：针对现有信任感知路由协议中信任模型较为简单且能耗优化不足的问题,提出了一种基于信任与能耗均衡的安全分簇路由协议(SCR-TBE).采用模糊综合评判模型并引入多种评判因素计算直接信任,根据偏离度对推荐信任进行过滤与权重分配,并在计算综合信任时考虑历史信任.同时设计簇头惩罚系数,加快恶意簇头的识别与隔离的速度.通过划分监控区域进行非均匀分簇,缓解能量空洞现象.将节点信任值、剩余能量以及数据传输距离作为路由选择因素.设计入簇函数与转发函数,降低恶意节点参与数据传输的几率.仿真结果表明,所提协议与LEACH-C协议和TLES协议相比,数据包数目与能耗均衡性均得到较大提高,提升了无线传感器网络的安全性与可靠性.

摘要：无线传感器网络(WSNs)节点能量和计算能力有限,所以WSNs路由设计的重要目标是降低节点能源损耗。提出PSO优化的能耗均衡WSNs路由算法,用路径探测包收集链路状态信息,将路由优化计算在Sink节点处进行,用PSO进行路由优化,减少了节点负担。算法对PSO的运算规则结合路由问题进行了重新定义,在设计适用度函数时,考虑了节点的剩余能量,以达到能耗均衡。当网络有Qo S需求时,只需在路由探测包和适应度函数上加入相应参数即可,易于扩展。最后用仿真对算法的优越性进行了验证。

摘要：在综合考虑传感器网络中节点链路接入、数据包传输能耗及节点剩余能量的基础上,提出了一种自适应能耗均衡路由策略,并给出了相应的数学最优化模型及求解算法.优化的目标是均衡网络能耗,进而最大化网络寿命.首先采用跨层分析的方法设计了符合传感器节点计算能力的分布式动态路由树生成算法及各节点的路由选择策略函数;然后通过构造一个双层规划模型使传感器网络的整体能耗趋向均衡,尽可能地延长网络寿命.一个数值例子说明,提出的路由选择策略、双层规划模型及求解算法是可行且有效的.

摘要：针对现有无线传感器网络路由算法没有考虑数据接收能耗的问题,建立了一种考虑接收能耗的网络模型,在该网络模型基础上,提出了一种能耗均衡的无线传感器路由算法。该算法针对路径传输能力进行计算,通过设置能量阈值两次简化网络,设计了一个代价评估函数来重置能耗权值,以达到网络能量均衡消耗,并将该算法与CMAX算法应用于传感器网络数据采集和传输仿真。结果表明:网络在第一个节点失效时,该算法节点数据采集和传输次数比CMAX算法延长约4 000次以上,剩余能量减小20%左右;该算法更能保证网络有较长的生存期,并且可以保证能量均匀消耗和数据可靠传输。

摘要：无线传感器网络路由研究的主要难点在于节点负载不均衡,容易导致某些节点能量提前耗尽,从而使得传感器网络过早死亡。针对这一难点,本文提出了一种可控簇规模的能量均衡路由协议(CCERP)。该协议综合考虑节点的剩余能量、节点与邻居节点的链路质量、节点的度选择簇首节点,然后根据节点距离Sink节点的最短跳数控制簇首竞争半径,从而控制簇规模,接着利用虚拟力模型进行普通节点成簇,最后簇首通过多跳路由将采集的数据发送至Sink节点。该协议在簇首选举、簇规模控制和簇首间路由都充分考虑了负载均衡,实验结果验证了该协议具有较好的能耗均衡性。

摘要：为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议。该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应"。仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量。