分簇

摘要： 传统网络路由协议优化方法中数据包传输过程中,容易出现丢失的问题,影响网络通信的连贯性,为提升优化效果,设计了基于距离测算的无线传感器网络分簇路由协议优化方法。分析网络分簇路由协议特点,以此特点为基础,提升无线传感器网络数据传输的准确性;均衡路由协议分簇各环节点能量,提升网络节点存活性能;基于距离测算构建无线传感网络优化模型,降低节点能量的消耗,实现无线传感器网络路由协议的优化。采用对比实验的方式,验证新方法的优化效果更佳,该方法在数据包传输中性能更优。

摘要： 无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的网络寿命与节点的能耗直接相关。分簇路由是缓解节点能耗速度的有效措施。但是若分簇路由所选择的簇头位置以及数据传输路径的不合理,会加剧节点能量消耗,缩短网络寿命。为此,提出一种基于Dijkstra算法的分簇路由(Clustering Routing-based Dijkstra,CRBD)。CRBD路由先利用节点的剩余能量及离汇聚节点距离信息选择部分节点作为簇头,并禁止拥塞节点担任簇头。利用贪婪启发式算法构建簇。利用Dijkstra算法构建簇头间的最短路径,缓解簇头的能量消耗。仿真结果表明,相比于基于改进萤火虫聚类的能效路由(Energy Efficient Routing based on Improved Firefly Clustering,EIFC),CRBD路由中节点的平均能耗下降了约12.3%,并且CRBD路由的数据包传递率保持在85%以上。

摘要： 无线传感器网络(WSN)能够利用传感器节点快速准确地获取物理世界的信息从而作为物联网的感知层在监控领域得到了广泛的应用,而能量利用率是能量受限无线传感器网络的一个关键属性,直接影响网络的生命周期。经典的分层路由LEACH(及其变种)算法是无线传感器网络中最常见的节能路由协议。该文提出了一种改进的LEACH算法,由sink节点集中计算并选择剩余能量较高的节点作为簇头并根据距离计算最优簇边界进行分簇,将网络划分为多个簇,然后利用改进蚁群优化(ACO)算法实现簇头节点到sink节点的多跳通信。簇内节点将感知数据发送给簇头,再由簇头转发给sink节点,从而实现数据的簇内和簇间的二级传输策略。将该算法与LEACH进行了仿真比较,结果表明,改进后的无线传感器网络的感知数据传输策略在网络生命周期和吞吐量方面明显优于LEACH算法,在延长网络生命周期的同时提高了网络的数据传输量。

摘要： 为了降低和均衡无线传感器网络节点的能耗,延长网络的生存周期,对传统LEACH协议的分簇和传输阶段做出相应改进。在簇头选择上引入剩余能量、距离和节点密集度因子重新构造阈值计算公式,使簇头分布更为合理。数据传输阶段通过改进的蚁群算法得出最优路径:在状态转移函数中加入伪随机规则来避免算法过早停滞;在启发函数中引入角度因子,减少无关路径的访问次数,提高算法的收敛速度;同时通过使用动态挥发系数避免算法后期陷入局部最优。仿真结果表明,改进后的协议能够有效地均衡网络能耗,延长网络的生命周期。

摘要： 无线传感器网络主要用于采集数据和处理数据,因此被广泛应用于多个领域。然而,网络中大多数由电池供电的传感器节点体积较小,导致其无法长时间工作,所以设计了一种能够有效提高能源利用率、降低网络通信能耗的分簇方法。分簇方法是无线传感器网络的重要研究方向之一。针对传统分簇方法选出的簇头节点方案存在的通信能耗较高问题,提出了一种基于克隆精英遗传算法的无线传感器网络能量高效分簇方法。在进行分簇时,利用克隆精英遗传算法在监测范围内选择部分传感器节点作为簇头节点,进而对网络通信能耗进行优化。在迭代过程中,克隆算子和精英算子将能耗小的簇头节点方案尽可能保留下来,减少了运行时间,同时也增大了获得较优簇头节点方案的可能性。把所提方法与基于精英遗传算法的分簇方法、基于蛙跳算法的分簇方法进行了仿真比较。仿真结果表明,基于克隆精英遗传算法的分簇方法与另外两种方法相比显著地降低了网络通信能耗,提高了能量利用效率,有效地延长了网络寿命。

摘要： 针对传统节点休眠调度算法中覆盖率低、活跃节点数量多以及能量消耗不均匀的问题,基于可信信息覆盖模型,提出一种基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的无线传感网络节点休眠调度算法。算法充分利用可信信息覆盖模型的优势构建最优的可信信息覆盖集合和簇头候选集合,从可信信息覆盖集合和簇头候选集合中选出使网络整体能耗最低的节点构建网络,休眠覆盖冗余节点和减少冗余通信能耗,最终达到延长网络寿命的目的。仿真结果表明,该算法在保证期望覆盖率的前提下休眠了大量传感器节点,降低了网络每轮监测中活跃的节点数量,同时有效延长了网络寿命。

摘要： 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的路由协议是无线传感器网络领域中的一个研究热点。针对LEACH协议的不足,提出一种基于自适应t分布改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)的改进LEACH协议(LEACH-ISSA),以解决随机簇首选择、节点分布以及LEACH能耗不均的问题。通过LEACH协议对LEACH-ISSA进行初步分簇后,排除低能节点以生成候选簇首;然后结合剩余能量、节点之间的距离和相邻节点因子,建立适应度函数,以ISSA算法优化候选簇首的选择。实验结果表明,与LEACH协议相比,LEACH-ISSA协议的集群效果得到优化,簇首的能耗降低,集群中节点的能耗得以均衡,网络生命周期有效延长。

摘要： 联邦学习(Federated Learning,FL)是一种分布式神经网络训练的方法,它使多个终端协作训练一个共享的神经网络模型,同时保证训练数据存在于终端上。然而,FL涉及数千个异构分布式终端设备。在这种情况下,低效的通信是FL的关键瓶颈。为了解决上述问题,一种融合边缘计算的分层联邦学习(Hierarchical FL,HFL)框架被提出来了。尽管HFL有上述的巨大好处,但是激励机制设计的挑战在HFL框架中尚未得到解决。因此,提出了一种基于契约论的双层激励机制方法;然后,基于CIFAR10数据集的实验结果验证了该激励机制的有效性。

摘要： 准确全面地感知灌区水雨情、工情、墒情,以及与农作物生长密切相关的各种环境因子等,是实施和科学管理决策精准灌溉的基础。针对灌区监测范围大,测点布设分散,以及灌渠沿线及周边需水区域呈带状(strip shape)的特征,在分析灌区需水侧无线传感器网络节点使用电池供电条件下,电池能量、传输距离受限等问题基础上,提出一种簇首选举优化与多跳机制结合的路由通信算法,研究了簇的形成、簇首选择、簇间以及与汇聚节点路由过程,并对本文提出的新算法与节能型EE-LEACH算法和改进的多跳MMH-LEACH算法分别进行了仿真对比实验。实验结果表明,在运行1300次周期下,基于新算法的无线传感器网络有效运行时间要比EE-LEACH长约85.7%,比MMH-LEACH长约5.4%,说明了新算法在降低能耗和延长网络生命周期上具有一定的优越性。

摘要： 无线传感网络相对于传统网络的优势在于其具备较高的能量利用率、更长的网络寿命,其路由协议及能量优化是应用过程中的两个重要挑战。无线网络节点的分布有一定的随机性,因此均匀分簇并不适用。针对传统路由协议存在的分簇不均匀、无线网络节点过早死亡的缺陷,文章设计一个分簇算法,并对簇间路由和分簇路由进行优化,在一定程度上可以节省簇间路由开销及能量约束。

摘要： 本文研究小蜂窝和宏蜂窝组成的异构网络的频谱分配问题,提出一种基于分簇和非合作博弈的解决方案.首先,针对小蜂窝部署密集、灵活、管理和规划难度大等问题,提出一种基于K-MEANS的分层聚类算法,对小蜂窝进行分簇,确定每个簇的簇头;然后在每个簇的内部,采用部分频谱复用方式,把频谱分成中心频谱和边缘频谱,通过频谱分配策略的协调,减少每个簇内部成员之间的干扰;最后,在每个簇之间,构建非合作博弈模型,通过后悔匹配机制求解博弈的相关均衡,提出一种基于相关均衡的簇间频谱分配策略优化算法,通过分析论证了相关均衡的快速收敛特性,仿真实验论证了所提方法的有效性.

摘要： 密钥管理是无线传感器网络安全的基础问题，对整个无线传感器网络的安全及发展至关重要。针对其特点，分析了相关的安全需求，并基于分簇的网络结构上，提出了对称二元多项式密钥预分配方案。

摘要： 在众多传感器网络的路由算法中,以PEGASIS为代表的基于多跳的链式路由算法能很大程度上减少数据发送量且缩短数据发送距离,从而延长网络的寿命。然而链式传输的有扩展性不佳、传输延迟长的缺点。本文为了深入研究链式路由,提出PEGASIS-N算法,它是一种基于分簇的PEGASIS扩展,并对该算法进行了深入的仿真分析。结果表明基于分簇的链式路由算法需要根据不同的网络节点规模、Sink的位置以及节点消亡率条件进行合理调节才能有效地延长网络寿命。

摘要： 无线传感器网络采用分簇式拓扑控制时,可以利用簇首进行数据聚合来有效降低网络中的流量,减少网络冲突,提高信道利用率。但现有的分簇算法主要是针对绝对安全的网络环境进行设计的,在恶劣的环境中容易受到攻击。因此,本文提出一种无线传感器网络安全分簇算法-SCF,由基站集中分簇,构建簇首与簇内节点间的信任关系,防止外部攻击节点加入簇。各个簇的范围是固定的,但簇首将周期轮换,防止恶意节点一直占据簇首位置。采用集中式分簇算法构建簇结构时,其产生的流量要大于分布式算法。但我们通过仿真试验发现,该流量是有限的,能够利用簇内聚合所节约的流量进行补偿。

摘要： 无线传感器网络中相邻节点间的数据具有较大的相关性,利用这种相关性进行压缩以减少数据传输量,是降低能量消耗的重要思想,分布式信源编码是其中主要的方法之一。分布式信源编码对网络的架构有一定要求,直接影响着网内的信息压缩效率。本文对这一问题进行研究,主要集中在应用层,即确定哪些节点传送边信息,哪些节点根据边信息进行压缩的问题。提出了一种根据网络拓扑动态分簇的方法,节点依据簇内信息进行压缩,取得了较好的压缩效率。

摘要： 拓扑控制算法对无线传感器网络节省能量、延长网络寿命具有重要意义。LEACH算法是一种自适应分簇拓扑算法,能够保证各节点等概率地担任簇首,使得网络中的节点相对均衡地消耗能量。针对LEACH算法在选择簇首时没有考虑到节点剩余能量的问题,提出基于能量的无线传感器网络簇首选择改进算法(ECSE),该算法在LEACH的基础上加入了一个簇首优化的步骤,尽量选择高能量节点成为簇首.仿真结果表明,ECSE算法能延长网络寿命两倍以上,网络性能得到了很大提高.

摘要： 无线传感器网络日益成为监测环境的有效工具。利用分簇技术组织节点可以降低能耗,延长网络的生存周期和提高网络的扩展性。在Multi-hop的通信模式下,距离Sink近的簇头由于转发其它簇群数据而具有较高的能耗水平,而距离Sink远的簇头转发能耗小,能耗水平低。为平衡这种能耗差异,本文提出了一种网络拓扑控制算法-能量均衡的拓扑控制算(PBTC)。算法根据每个簇头的数据转发量和自身成员节点的数目来选择各自最优的簇群半径,实现能耗在的网络中的均衡分布。实验结果表明:PBTC算法在能耗,生存周期和转发数据量性能指标方面,优于相同半径的分簇算法和Optimal Cluster Planning Scheme(OCPS)算法。

摘要： 在具有复杂安全策略的多域环境下,监控服务器与部分数据采集代理之间无法直接 通信,通过在数据采集代理增加路由模块可实现跨安全域方式的监控.本文分析了对于 跨域监控的需求,给出了跨域路由算法,并讨论了多路由问题.

摘要： 在具有复杂安全策略的多域环境下,监控服务器与部分数据采集代理之间无法直接 通信,通过在数据采集代理增加路由模块可实现跨安全域方式的监控.本文分析了对于 跨域监控的需求,给出了跨域路由算法,并讨论了多路由问题.

摘要： 在具有复杂安全策略的多域环境下,监控服务器与部分数据采集代理之间无法直接 通信,通过在数据采集代理增加路由模块可实现跨安全域方式的监控.本文分析了对于 跨域监控的需求,给出了跨域路由算法,并讨论了多路由问题.

摘要： 本发明公开了一种能量负载均衡的非均匀分簇方法及非均匀分簇路由方法，根据候选节点的竞争半径进行非均匀分簇，考虑了节点的剩余能量、节点密度的因素，充分保证了簇的大小、节点剩余能量以及节点密度三者之间的平衡，避免节点能耗过大过早死亡；同时对簇间信息传输提出了一种基于最短路径的多跳方式，以降低网络的总体能耗，延长网络的生命期。

摘要： 本发明公开了一种基于最优分簇数的无线传感器网络非均匀分簇方法，其特点是，包括：最优分簇数计算法和非均匀分簇法，第一，根据具体情况对数据压缩比系数进行调节，并使汇聚节点的位置可以任意放置；第二，引进簇头到汇聚节点的期望值，以及节点度因素，实现簇半径自适应调整，使距离汇聚节点近的簇头簇半径减小，节约出能量用于数据汇聚转发，而远离汇聚节点的簇头簇半径增大，覆盖更多普通节点，实现均衡能耗。能够准确确定簇头节点的优化数目，实现簇头节点的均匀分布和非均匀分簇，有效降低节点的能量消耗，延长网络生命周期，具有方法科学合理，适用性强，可广泛适用于各种无线传感器网络。

摘要： 本发明公开了一种能量负载均衡的非均匀分簇方法及非均匀分簇路由方法，根据候选节点的竞争半径进行非均匀分簇，考虑了节点的剩余能量、节点密度的因素，充分保证了簇的大小、节点剩余能量以及节点密度三者之间的平衡，避免节点能耗过大过早死亡；同时对簇间信息传输提出了一种基于最短路径的多跳方式，以降低网络的总体能耗，延长网络的生命期。

摘要： 本发明公开了一种基于最优分簇数的无线传感器网络非均匀分簇方法，其特点是，包括：最优分簇数计算法和非均匀分簇法，第一，根据具体情况对数据压缩比系数进行调节，并使汇聚节点的位置可以任意放置；第二，引进簇头到汇聚节点的期望值，以及节点度因素，实现簇半径自适应调整，使距离汇聚节点近的簇头簇半径减小，节约出能量用于数据汇聚转发，而远离汇聚节点的簇头簇半径增大，覆盖更多普通节点，实现均衡能耗。能够准确确定簇头节点的优化数目，实现簇头节点的均匀分布和非均匀分簇，有效降低节点的能量消耗，延长网络生命周期，具有方法科学合理，适用性强，可广泛适用于各种无线传感器网络。

摘要： 本发明提供一种簇头节点选择方法、节点分簇方法和簇头节点选择装置，属于无线传感器网络技术领域。本发明的簇头节点选择方法，包括：接收各节点发送的剩余能量；根据所述剩余能量判断各节点是否满足预设的簇头竞争条件；若所述节点满足所述簇头竞争条件，则获取所述节点的相关数据；所述相关数据包括：中心度、担任簇头的历史时长；根据所述相关数据和所述剩余能量选择出最佳节点作为簇头节点。

摘要： 本发明提出一种基于模拟量子退火的移动自组织网络分簇及簇间路由规划方法，主要解决现有技术能量消耗大的问题。其实现方案是：初始化移动自组织网络所有节点的集合A；节点集合A向空中平台发送数据信息；空中平台根据节点集合的数据信息得到总的节点集合集R；对节点集合集R中的每一个节点集合构造经典哈密顿量Hc；根据哈密顿量Hc，利用路径积分蒙特卡罗量子退火算法计算分簇和簇间路由规划的最优解sbest；根据该最优解得到新的分簇信息及路由信息，并将这些信息通知给所有节点，形成新的规划方案进行高效、可靠的数据传输。本发明减少网络的通信能量消耗，提高了路由规划的效率，可用于移动自组织网络路由的快速构建。

摘要： 本发明公开了一种基于改进簇头选取权重的无人机分簇方法，所述方法包括以下步骤：S1.设计构建无人机飞行场景，所有无人机初始位置随机分布在场景范围中，并随机挑选一个方向飞行；S2.设计无人机簇头选取权重计算公式，其中包括当前无人机与目标点的相对距离因子、当前无人机与所有邻居无人机之间的公共信道占比因子和当前无人机剩余能耗因子；S3.根据无人机簇头选取权重计算公式对搜索范围内出现目标点的所有无人机进行权重计算，选取出权重较大的作为簇头无人机，并与通信范围内的其它邻居无人机建立无人机簇；S4.根据飞行情况进行无人机簇更新维护。本发明的方法确保了通信的公平和质量，并提高了无人机的数据收集效率。

摘要： 本发明提出了一种无线传感网络中节点能耗不均导致节点过早死亡的问题，本发明从网格划分的角度来考虑无线传感器节点的分簇和簇头选举，提出了一种能量负载均衡的基于网格划分的无线传感节点分簇及簇头选举方法，将传感器节点划分为不同网格区域进行分簇，并采用动态簇头选举机制，减少了重复数据的采集，且簇头节点通过网格的均匀分布达到簇头节点均匀分布，从而解决分簇不合理，网络节点能耗不均匀的问题。

摘要： 本发明提出了一种基于分簇管理信息的无线自组织网络自适应分簇方法，实现步骤为：初始化自组织网络；每个节点获取分簇管理信息；初始分簇；每个节点对自己的分簇管理信息进行自适应调整；获取分簇结果。本发明通过设计分簇管理信息，表征了节点各自的分簇状态、分簇动作和簇头权值等时变特征，节点间通过交互该信息感知周围节点分簇状态信息，并对分簇状态进行自适应调整，从而达到了全网自适应分簇的效果，提升了簇结构的可靠性和时效性。

摘要： 本发明公开了一种基于改进簇头选取权重的无人机分簇方法，所述方法包括以下步骤：S1.设计构建无人机飞行场景，所有无人机初始位置随机分布在场景范围中，并随机挑选一个方向飞行；S2.设计无人机簇头选取权重计算公式，其中包括当前无人机与目标点的相对距离因子、当前无人机与所有邻居无人机之间的公共信道占比因子和当前无人机剩余能耗因子；S3.根据无人机簇头选取权重计算公式对搜索范围内出现目标点的所有无人机进行权重计算，选取出权重较大的作为簇头无人机，并与通信范围内的其它邻居无人机建立无人机簇；S4.根据飞行情况进行无人机簇更新维护。本发明的方法确保了通信的公平和质量，并提高了无人机的数据收集效率。