非均匀分簇

摘要： 针对现有无线传感器网络节点负载不均问题,提出了一种基于BP神经网络的无线传器网络非均匀分簇路由协议。通过引入竞争半径函数,完成节点入簇,并在簇间数据传输阶段构造出一棵使整个网络传输代价最小的路由树,选出最优传输路由。仿真结果表明,有效平衡了节点能耗,延长了网络的存活时间。

摘要： 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。

摘要： 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。

摘要： 为解决油气物联网中的“热区”问题,提出一种基于能量采集的非均匀分簇模型。该模型在设置节点竞争半径时充分考虑了节点剩余能量、节点与基站的距离、邻居节点密度以及节点与RF(Radio Frequency)信号源的距离,提升非均匀成簇效果,同时选举双簇头以均衡簇头能耗,在数据传输阶段采用多跳路由以均衡网络能耗,并引入无线能量采集技术延长网络寿命。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法能更有效地均衡网络能耗,延长网络寿命。

摘要： 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。

摘要： 为改善无线传感器网络中簇群成员分布及簇头选取质量,提出网格优化与模糊逻辑相结合的无线传感器网络路由算法。通过对网络区域划分为K个面积大小相同的网格,确定网格重心为初始中心点;根据节点距离划分出K个网络初始簇群,簇群重心随着加入的节点变化,簇群随之改变,直至簇群成员不再有新成员加入形成最终簇群。簇头节点选取利用模糊推理模型,以节点剩余能量率、节点距离率、节点中心率为输入,选出质量更优簇头。实验结果表明,簇群分布及成员数分布均得到明显改善,网络生命周期延长效果明显。

摘要： 无线传感器网络能量消耗不均衡易造成网络中某一区域的传感器节点因能量过快消耗而死亡,被称为“热点”问题。为此,提出了一种基于遗传算法的无线传感器网络非均匀分簇路由协议(Unequal clustering routing protocol based on genetic algorithm,UCR-GA)。簇头选举阶段,综合考虑节点的剩余能量、密度和距离来构造适应度函数,并选择合适的节点作为簇头;数据传输阶段,簇头根据与基站的距离选择通信方式为单跳或者多跳,在综合考虑簇头剩余能量及其与基站的通信能耗的基础上,选择出合适的中继节点。对设计的协议在能量同构和能量异构的条件下分别进行仿真,结果表明,该协议能够有效均衡能量消耗,延长网络生命周期,并适用于异构网络。

摘要： 针对非均匀分簇路由协议存在的问题,笔者提出基于可变因子的WSNs非均匀分簇路由协议。该协议综合考虑了节点剩余能量、成簇半径内的节点数量和节点聚集度等因素,通过可变因子动态调整分簇阈值中各因素间的权值。实验结果表明,与其他协议相比,该协议能够优化网络分簇及簇间路由,延长网络有效运行时间。

摘要： 为均衡网络能耗,及时为可充电无线传感器网络中能量较低的节点补充能量,本文提出一种基于非均匀分簇的多跳能量补充算法。该算采用非均匀分簇的多跳路由协议,每次充电前基站根据本文提出的剩余时间与地理位置联合优先权算法,计算出各簇的优先值后规划最优充电路径。仿真实验结果表明,本算法与其他算法相比有较好的扩展性,能有效均衡网络能耗并及时为节点充电。

摘要： 为满足煤矿井下网络海量节点间时间同步高精度、低能耗需求,基于多Sink节点非均匀分簇结构的煤矿井下时间敏感网络(TSN),提出了一种分布式精确时间同步算法.煤矿井下TSN分为3层:包含所有Sink节点的TSN汇聚层;Sink节点与各自通信半径内所有簇首节点组成的主网络;簇首节点与簇中普通节点组成的次网络.TSN汇聚层应用gPTP算法实现Sink节点间纳秒级时间同步;主网络中采用基于卡尔曼滤波的优化算法预测并补偿频偏、相偏和噪声误差,提高网络时间同步精度;次网络利用基于广播的单双向混合同步算法减少同步消息包数.仿真结果表明,该算法能有效提高网络时间同步精度与稳定性,减少网络时间同步能耗.

摘要： 提出了一种针对混合无线传感网数据收集协议.将网络划分为非均匀高度的网格,并利用主次簇头分别构建针对矢量和标量信息的数据收集路径.实验结果表明,同MTP、CDFUD等分层和分簇的数据收集方法相比,本算法具备了较好的能耗均衡性和较长的网络生存时间.

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： 本发明公开了一种带有局部簇重构的非均匀分簇路由算法，根据节点到达汇聚节点的跳数对网络划分层次,综合考虑节点剩余能量和位置等因素的影响,在每个层次中通过竞选方式产生簇头，在每轮的数据传输阶段,根据距离汇聚节点的远近程度,各个层次以不同的频率在本层内部进行局部的簇重构,从而减少因簇重构产生的能量消耗。最后,构建了多跳传输路由负责簇内和簇间的数据转发。本发明能有效地均衡网络负载和延长网络生命周期。

摘要： 本发明公开了一种非均质性页岩非均匀分簇射孔优化方法，该方法包括：根据页岩水平井不同井段的储层页岩特性制作多个页岩靶，其中，所述储层页岩特性包括：页岩层理倾角、页岩的力学性质、裂缝特征以及岩性特征，任意两个页岩靶的至少一个所述储层页岩特性不同；采用多种射孔方式以及多种射孔参数对所述多个页岩靶进行射孔实验，并检测射孔后的孔眼质量参数、岩石渗透率、孔周冲击裂缝发育情况，以确定不同的影响因素对孔眼质量参数、岩石渗透率、孔周冲击裂缝发育情况的影响规律；根据所述影响规律进行非均质性页岩非均匀分簇射孔优化。本发明解决了现有技术难以实现对非均质性页岩的非均匀分簇射孔优化方法的技术问题。

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： 本发明揭示了一种无线传感器网络基于动态簇半径的非均匀分簇方法，该无线传感器网络包括基站和多个传感器节点；其中，基站固定处于网络中心，能通过多跳路由传输方法收集整个网络传感器的数据，包括收集到的数据以及其自身电量信息。传感器节点随机部署在无线传感器网络上，对周围环境进行监测，传感器节点之间通过路由传输数据，这也导致了不同的节点会有不同的能量消耗率。本发明改进了现有技术中存在的缺陷，使簇半径可以随着网络的运行而自动改变大小，即剩余能量多的簇首增加簇半径，主动承担较多的负载，为其他簇首分担任务；剩余能量小的簇首减小簇半径，减少一些负载以节省能量，从而达到更好地均匀网络能量消耗的目的。

摘要： 本发明公开了一种带有局部簇重构的非均匀分簇路由算法，根据节点到达汇聚节点的跳数对网络划分层次,综合考虑节点剩余能量和位置等因素的影响,在每个层次中通过竞选方式产生簇头，在每轮的数据传输阶段,根据距离汇聚节点的远近程度,各个层次以不同的频率在本层内部进行局部的簇重构,从而减少因簇重构产生的能量消耗。最后,构建了多跳传输路由负责簇内和簇间的数据转发。本发明能有效地均衡网络负载和延长网络生命周期。

摘要： 本发明公开了一种非均质性页岩非均匀分簇射孔优化方法，该方法包括：根据页岩水平井不同井段的储层页岩特性制作多个页岩靶，其中，所述储层页岩特性包括：页岩层理倾角、页岩的力学性质、裂缝特征以及岩性特征，任意两个页岩靶的至少一个所述储层页岩特性不同；采用多种射孔方式以及多种射孔参数对所述多个页岩靶进行射孔实验，并检测射孔后的孔眼质量参数、岩石渗透率、孔周冲击裂缝发育情况，以确定不同的影响因素对孔眼质量参数、岩石渗透率、孔周冲击裂缝发育情况的影响规律；根据所述影响规律进行非均质性页岩非均匀分簇射孔优化。本发明解决了现有技术难以实现对非均质性页岩的非均匀分簇射孔优化方法的技术问题。

摘要： 一种低能量优先的选举分级多路径非均匀分簇方法，包括簇首选举阶段，所述簇首选举阶段根据参选节点到基站的最小跳数将参选节点分级，每个参选节点综合剩余能量、路径优劣参数参与竞选；对每个参选节点建立潜在竞争节点集，簇首选举过程，每个参选节点发送确认信息来确认是否进入竞选，若在规定阈值时间中没有收到回应，对应参选节点退出竞选；当某个参选节点赢得选举后，向剩余参选节点发送完成信息，剩余参选节点退出选举；竞选结束后，选择通信代价最小的簇首并通知对应簇首，然后进入数据传输阶段，且簇内通信采用单跳通信。本发明降低无线传感器网络中普通节点的能量消耗，提升网络的生命周期。