能量路由算法

能量路由算法能量路由算法是一种用于优化能源分配和传输的算法，它可以帮助我们更有效地管理和利用能源资源。

本文将介绍能量路由算法的原理和应用，并探讨其在可再生能源和智能电网领域的潜力。

一、能量路由算法的原理能量路由算法是一种基于网络拓扑和能源需求的优化算法。

它通过考虑能源的产生、传输和消耗等因素，确定最佳的能源分配路径，以实现能源的高效利用和传输。

能量路由算法的核心思想是将能源视为一种资源，通过网络拓扑和能源需求的分析，找到最佳的能源传输路径。

在这个过程中，算法会考虑到能源的产生、传输和消耗等因素，并根据实际情况进行动态调整，以实现能源的最优分配和传输。

1. 可再生能源管理：能量路由算法可以帮助管理可再生能源的产生和利用。

通过分析可再生能源的产生情况和能源需求的变化，算法可以确定最佳的能源分配路径，以实现可再生能源的高效利用。

2. 智能电网优化：能量路由算法可以在智能电网中实现能源的高效传输和分配。

通过分析电网拓扑和能源需求，算法可以确定最佳的能源传输路径，并根据实时数据进行动态调整，以实现电网的优化运行。

3. 能源供应链管理：能量路由算法可以用于优化能源供应链的管理。

通过分析能源供应链的结构和能源需求的变化，算法可以确定最佳的能源传输路径，以实现能源的高效供应和利用。

4. 物联网能源管理：能量路由算法可以在物联网中实现能源的智能管理。

通过分析物联网设备的能源需求和传输能力，算法可以确定最佳的能源传输路径，并根据实时数据进行动态调整，以实现物联网设备的高效运行。

三、能量路由算法的优势1. 高效利用能源资源：能量路由算法可以帮助我们更有效地管理和利用能源资源，提高能源利用效率，降低能源浪费。

2. 实时调整能源分配：能量路由算法可以根据实时数据进行动态调整，实现能源分配的实时优化，提高能源分配的灵活性和适应性。

3. 降低能源成本：能量路由算法可以通过优化能源分配路径，降低能源传输成本，提高能源利用效益，降低能源成本。

基于能量优化的ZigBee路由算法

电脑编程技巧与维护
基于能量优化的Ｚｇｅ路由算法ｉ息工程学院，兰州
摘
７０７３００）
要：最初的Ｚｇｅ路由设计主要考虑开销控制等，对能量因素考虑不足。在原来的基础上，对ＭＢＲ协议进ｉｅＢＣ
行改进，加强了低能量节点的控制、传输方向上对路由的控制，有效地使用低能量节点，减少了网络功耗。
关键词：ＭＢＲ协议；网络功耗；网络分割；节点剩余能量Ｃ
ＺｉＢｅｕｉｇＡｌｏｉｍａｅｎＥｎｒｙＯｐｉｉａｉｎｇｅＲｏｔｎｇｒｔｈｂｓｄｏｅｇｔｚｔｍｏ
ｎ
点体积小，而电池的寿命十分有限。当无线传感器网络中某
些Ｚｇｅ节点电池电量耗完，节点将无法参与工作，容易导ｉｅＢ
致网络分割，可能使其他节点无法正常通信，从而整个Ｚｇｅｉｅ网络性能下降甚至瘫痪。在实际应用中无线传感器网Ｂ络一般部署在环境复杂的地区中，大部分Ｚｇｅ节点随机播ｉｅＢ撒，当节点电池能量不足时，及时更换电池是不可能的。降低网络功耗和均衡网络能量是网络控制中的一对矛盾，而目前的相关能量有效路由协议也只是从单方面因素考虑节能路
路由协议。
２１ＭＢＲ（小电池开销）路由协议．Ｃ最
它的主要思想是选择源节点和目的节点之间路径中总的
剩余能量最多的路由。如果剩余能量一样多，选择转发数据

无线传感器网络中能量多路径路由算法的研究

无线传感器网络中能量多路径路由算法的研究作者：李琴来源：《科技视界》2014年第32期【摘要】能量多路径路由算法考虑了通信路径上的能量消耗和剩余能量，节点根据概率选择下一跳节点。

改进算法在原有算法的基础上加入了路由跳数控制，实验仿真结果表明根据改进算法所获得的传输路径跳数和传输能耗明显减少，延长了网络生命周期。

由于无线传感器网络是动态变化的，文章最后提出了动态跳数限制的想法以期能够更好的适应传感器网络，选择最优路径。

【关键词】无线传感器网络;网络生命周期;能量多路径路由;路由跳数控制Research on Energy Multi-path Routing Algorithm for Wirelss Sensor NetworksLI Qin（Nanjing University of Posts and Telecommunications Experimental Communications and Information Processing center，Nanjing Jiangsu 210003， China）【Abstract】Energy multi-path routing algorithm considers energy consumption and residual energy on the communication path， node based on the probability to select the next hop node. Improved algorithm adds the control of routing hops， Simulation proof Improved algorithm select a smaller number of hops to extend the network life cycle. Wireless sensor network is dynamic， in the end we put up dynamic hop count limit in order to adapt to WSN and select the optimal path.【Key words】Wireless sensor network; Lifetime; Energy multi-path routing algorithm; Hops control0 引言无线传感器网络是由分布在指定区域内的大量传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。

WSN中基于能量反馈的分簇路由算法EFCA

ｒｎｓｓｉｎ；ｓｌｃｓｃｕｔｒｅｄｃｕｌｉｔｅｌｓｅ，ｔｅｒａｙｎｓｃｎｄｒｎｄｓａｅｅｐｎｓｂｅｏｔａｍｉｓｏｅｅｔａｌｓｅｈａ－ｏｐｅｎｈｃｕｔｒｈｐｉｒａｄｅｏａｙｏｅｒｒｓｏｉｌｆｒｍｒｎｍｉｓｏｆｉｏｍａｉｔｅｔａｓｓｉｎｏｎｆｒｔｎｂｅｗｅｎｔｌｔｒｄｔｅｉｆｒｔｏａｅｉｇｎｔｅｃｕｓｅ，ｕｔｅｅｕｉｇｔｅｄｔｏｈｅｃｕｓｅｓａｎｏｍａｉｎｇｔｒｉｌｔｒｆｒｈｒｒｄｃａａｎｈｈｎｈｎｈ
Ａｂｓｒｃ：ｕｓｅｎｅｈｏｏｙｈｓｂｅｎｗｉｅｙｕｅｎｗｉｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋ．ｉａｅｎｄｅｌｔｒｎｔａｔＣｌｔｒｇｔｃｎｌｇａｅｄｌｓｄｉｒｌｓｅｓｒｎｔｒｓＴｈｓｐｐｒｉ￣ｏｕｃｓａｃｕｓｅｉｇｉ
摘
要：分簇技术在无线传感器网络中得到广泛的应用．提出了一种基于能量反馈的分簇路由算法（ＦＡ．ＥＣ）该
算法以簇为单位构造数据聚合树，解决了单跳传输外沿节点能耗过快和多跳传输时别负责簇间信息传递和簇内信息收集，进一步减小了数据传输延迟；提出的能量反馈机制很好的解决了网络 “ 热区 ”问题．经仿真验证，以有效的延长网络的生存时间．可
ＳｉＦｅ，ＨＩＦｅ．ｉ，ＨＡＮｅ．ａｇＬＩＣｈｎ一ＷｉＧｕｎ２ａｇ，

一种改进ACO的WSNs能量高效路由算法

Ｅ－ｍａｌｗｕａｇｌ２＠１６．Ｏｌｉ：ｌｎ１２Ｃｎ
＿
ＺＨＯＵＤｏｇ－ｎ，ｎｍｉｇＦＵＭｉｇ，Ｃｈｎ．ｅｇｅｃｅｔｎ－ａｅａｇｒｔｍｆｒｎＨＥｅｇＥｎｒｙ－ｆｉｎａｔｂｓｄｌｏｉｉｈｏＷｉｅｅｓｅｓｒｒｌｓＳｎｏＮｅｗｏｋ．ｍｐｔｒｔｒｓＣｏｕｅ
长沙理工大学汁算机与通信工程学院，沙４０７长１０６
Ｉｔｔｔｏｍｐｅ＆ＣｏｍｕｎｃｔｏＥｎｇｎｅｉｇ，ｎｓｉｕｅｆＣｏｕｔｒｍｉａｉｎｉｅｒｎＣｈａｇｈＵｎｖｒｉｙｆＳｃｅｅ＆Ｔｅｈｎｌ￣Ｃｈａｇｈ１０７Ｃｈｉｎｓａｉｅｓｔｏｉｎｃｃｏｏ，ｎｓａ４０６，ｎａ
ＣｍｕｅｎｉｅｉｇａｄＡｐｉｔｎｏｐｔＥｇｎｒｎｐｌａｉｓ计算机工程与应用ｒｅｎｃｏ
２１，６１）００４（０
７５
一
种改进ＡＣ的ＷＳｓＯＮ能量高效路算法
周东明，傅明，何诚
ＺＨＯＵＤｏｇｎ－ｍｉｇ，ｎＦＵＭｉｇ，ｎＨＥＣｈｎｇｅ
Ｄ：０３７／ｉｎ１０ — ３１００１．２文章编号：０２８３（００１— ０５０文献标识码：巾图分类￣＂Ｐ９ＯＩ１．７８．ｓ．２８３．１．０５ｊｓ０２０１０ — ３１２１）００７ — ３Ａ：３３Ｔ

一种基于马尔可夫博弈的能量均衡路由算法

ＡｂｓｔｒａｃｔＥｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｒｏｕｔｉｎｇｉｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮｓ）．Ａｓ
根据收益函数进行能量调节，求解出能量和收益之间的均衡系数 —— 纳什均衡，实现了节点能量的均衡消耗，延长
了网络的生命周期．使用ＰＲＩＳＭ概率仿真工具进行仿真，验证了该博弈模型存在纳什均衡点，同时表明该模型能促进节点之间合作，最大化无线传感器网络的生命周期．
ａｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｔｈｉｓｉｓｓｕｅ，ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａＭａｒｋｏｖＧａｍｅＭｏｄｅｌｆｏｒＷＳＮｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｒｏｕｔｉｎｇａｎｄｎｏｄｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａＭａｒｋｏｖＧａｍｅＴｈｅｏｒｙ —
adhoc网络中节点移动是影响网络性能的重要因素而无线传感器网络的节点变化区域范围不大故本文不考虑节点的移动性在每个初始阶段博弈处在某个特定状态参与者选择自身的策略并获得由当前状态和策略决定的报酬博弈按照概率的分布和参与者策略随机转移到下一个阶在新的阶段重复上一次的策略选择过程博弈继续进行直至节点选择的策略使博弈处于一种最优状态为止该最优状态即纳什均衡点最后通过计算各个阶段报酬的贴现值或报酬平均值的下限来给出参与者在随机博弈中获得的全部报酬为了利用马尔可夫博弈特点解决能耗不均问题我们需要建立符合现实环境的马尔可夫博弈能量均衡路由模型并降低能量分析的复杂性为此首先给出mgtebr模型的假设和形式化定义定义1mgtebr模型表示各个阶段路由节点所处的状态其中表示所有节点的能量集合对每个节点其能量包含两个参数犠cost犪消耗和剩余能量其中初始条件下节点通过广播通知邻节点的自身信息从获取而实现全局节点的信息节点广播所付出的代价为自身能量消耗由于广播所消耗的能量很小且仅在组网时发生故广播后剩余能量近似等于初始能量后文不再讨论为讨论mgtebr模型的优越和进行博弈策略的选择首先进行模型中各个参数的确定31参与节点的确定无线传感器网络的形成方式不同决定了传感器节点的分布在无人或危险区域一般通过飞行器把传感器节点撒播到目标区域传感器节点位置在固定区域一般成二项分布或均匀分布本文讨论更具有代表性的二项分布无线传感网络中节点信息采集的信息需要向汇聚节点传输为保证这种传输的可靠性首先应确定信息采集节点和汇聚节点之间的路由节点位置和数目311通信距离内节点的确定假设2mgtebr模型中实验区域为且通信范围内节点位置服从二项分布为常数同理犖1节点的通信距离符合此假设的节点集合应满足312指向目的节点的节点确定假设3mgtebr模型中不考虑节点分度的垂直分量并用二维标量来表示节点坐标设节点目的节点坐标为所示圆弧包围的区域面积通过积分公式知节点的通信范围符合条件的节点应满足无线传感器网络组网阶段节点通过广播通知邻节点的自身信息为采用mgtebr模型进行网络性能分析假设初始条件下节点通过广播自身信息消耗的能量为犠cost1犠cost1犠cost2犠cost狀

Ad Hoc网络中基于能量高效可靠传送的路由算法研究

信息产业
・５・８
Ａｏ网络中基于能量高效可靠传送的路由算法研究ｄＨｃ
苏建山
摘
Байду номын сангаас
（庆邮电大学通信学院，庆４０６）重重００５要：Ａｃ网络中，在ｄＨ网络的个体节点由电池供电，电池供电时间长短不同影响，受降低个体节点的能耗成为Ａｃ网络重ｄＨｏ
要问题。受现实影响，软件方面节能比硬件更加高效和可实现性，我们提出了基于能量高效可靠传送的路由算法。通过对此路由算法进行能量开销分析，可靠传输的能量最小传输的相关理论公式推导以及模型仿真，此路由算法具有较好的节能功效和实际意义。关键词：能耗；能量高效；可靠传送；由算法路Ａｏ网络【的是一种特定的无线网络架构，出的是多跳、文是否可靠传输的情况下，则从发送节点到接受节点间的总能量ＥｄＨｃｔ指突自
，ｏ为当每跳是相等长组织、中心的形式，以一般移动Ａｏ网络又被称之为：无所ｄＨｃ多跳网为ａＤ＋，【比例常数。使用简单的对称论证法，络。度ＤＮ时，小传输能量的情况出现且为Ｏ／。当出现报文错误Ｉ最ＫＮ则一１ｐ为在ＡｏｄＨｃ网络中，个体节点均是一些移动设备，ＰＡ、如Ｄ便携计时，一条链路出现错误的概率为１（－），了保证Ａ于Ｂ之间的算机或掌上电脑。个体节点可能处在不停的移动状态下，主机的能源主正确传递，必要的传输数量为一个几何分布的随机变量ｘ使Ｐｏ｛＝｝，ｒｂｋＸ要由电池提供，能源有限是Ａｏ网络的一大牦。对于单个移＝ｋ ×（－）Ｖｋ冈此ｄＨｃｐ１１ｐ，。所以，单个报文成功传递的报文传输平均数为１－／动节点设备，电池中可获得的能量密度仅以线性速度增长，在而处理能（一）１Ｄ。得到单个报文可靠传输所需的总能量为ＥＲＥ口Ｄ力和存储容量都以指数速度增长的情况下。同时，在在通信巾由无线接通过此式，将Ｎ看做一个连续且一个连续可微分变量可推导出Ｎ路由协议来降低网络中通信能量的额外负担。的给定值，看出Ｐ较大值时，优数量Ｎ最优吾芒可以取最数较１能量开销分析小；Ｎ取值随线性系数Ｋ增大时线性增大。通过研究，当错误率大于１概况。与采用最小跳路由（．１最小化所经过不同链路数量的一条１％时，０Ｎ的最优值很小，增加一中间节点产生的能量节省将被必须个较大的实际路径错误率造成）的剧烈增加所抵消。这里的分路由）的传统有线路由协议不同，基于能量高效的协议基于以下事实：传输数量（在一条无线链路上需要的传输功率是链路距离的一个非线性函数，并析表明：一条具有多跳短距离的路径并不一定总是比具有较小长距离假定个体节点能够调整他们的传输水平。跳更加有优势。对于无线链路，在一条链路上以功率Ｐ传输的一个信号，因为只要２逐跳重传。因为无线链路层利用链路层重传，．２所以对于多跳无在我们的分析中，不限制允许重传的被接受信号的功率Ｐ在某个固定阈值之上，多数接收器都能正确地解线连网环境这是一个较好的模型。码接收到的信号。量高效的算法将传输功率Ｐ设定为正比于Ｄ（最大次数，能Ｄ我们的主要焦点是能耗最小的路由，虑重传带来的对路不考为传输距离；Ｋ表示衰减系数，取决于传播特眭，信道参数和天线特眭）径整体转发延迟带来的影响。通过计算可到以下能量公式：。如果链路开销被设定为正比于这个传输功率Ｐ则对于单个报文传输，Ｉ，ｍａＤＮ（ｐ）１ｆ．（）３则一条最小开销路径将对应于消耗最低累积能量的一条路由。许多能量高效的路由方案，ＰＭＡ￣ｆＡＲ￣就是利用此理论来选择最小如ＡＳｌＯ，Ｐ通过研究，隋况下的能量开销随Ｎ的增加而减少，近渐近线此且接能量路径的。１ｎ。当所有链路具有相同的错误率时，／－Ｎ￣多个短跳替换单跳将会更有１理论分析。当信号在一条无线媒介传输时，．２将经历传输过程中益处。比较在ＥＲ和ＨＨＲＲ两种睛形中，针对相同的Ｎ和Ｋ数值的能耗的衰减以及在接收环境噪声干扰。由于无线媒介的特，被传输的信号以正比于Ｄ进行衰减。噪声干扰则取决于接收节点的运行条件。比较，ＥＥＲ情形中能耗幅度至少要大一数量级。通过避免端到端的重与一条特定链路相关的比特错误率本质上是接收节点信号功率与环境传，ＨＲ方法能够显著地减低总能耗。Ｈ噪声比的一个函数。３最小能量可靠路径的链路开销对于传统英特网路由协议相反，能量感知路由协议计算最小开销袒叵定功率场景中，传输功率独立于链路，并且为一常数。此种情况下，远离传送节点的接收节点将遭遇较大的信号衰减（比于Ｄ）路由，与每条链路关联的开销是与对应节点相关联的传输能量的某个正。同时，功率的减少将发生更高的比特错误率。由于函数。为能耗最小的可靠路由而调整改变这样的最小开销路南确定算在可变功率场景中，传送节点为了确保接收节点独立于传输距离法（ＢｌｎＦｒ算法中，如ｅｍａ— ｏｄｌ）现在采用的链路开销必须不仅仅是相关而且也是链路错误率的一个函数。使用这样的度量指标，将Ｄ，并达到某个阈值水平Ｔ之上，ｈ传送节点调整传输功率大小。在此，在传输能量．可变功率场景中与距离Ｄ的一条链路相关的最优传送功率为允许路由算法选择满足以下条件的链路：给出低传输功率和低链路错Ｔ ‘ｙｈ＾Ｄ（）误路之间的最优折中。１式中；Ｔ表示可变功率；为比例常量；Ｋ≥２。３逐跳重传。考虑一条从源节点ｓ到节点Ｄ路径，们之间的通．１他因为Ｔｈ典型地是一个技术常量，传输能量Ｅ正比于传输功率。信选择路径为Ｐ得到总能量开销Ｅ为 ÷ ，择从节点１，选到节点＋的１的路径Ｐ容易看出，可以得出在不考虑传输错误的情况下，：最小跳路径对固定功率的情ＮＩ一条最小开销路径等价于选择最小化式（）形为能耗最低的；大量短跳的路径在可变功率睛景巾能耗较小的。链路Ｌｉ表示节点）具有ｉ，ｔｆｊ对应的链路开销由Ｃ为Ｅ但是，考虑到链路｝错的现实情况，以上两种情况并非能耗最小的路ＨＣ — Ｌ．径。 “Ｉ ’Ｐ（４）２可靠传输的能量最小路径３端到端重传。不存在逐跳重传的情况下，－２沿一条路径的总能量在具有不可忽略链路丢欠率的现实ＡｏｄＨｃ网络（其中报文丢失开销包含—个乘积项，包括每条组成链路的报文错误概率。能量公式率可高达１％～５中，５２％）为了保证整个无线路径之上的可靠端到端传Ｅ为譬，因此这个公式不适合于传统的最小开销路径的计算算Ｐ近似的” 最小能递，可利用报文重传或前向错误纠正编码。为此，出基于可靠传输的法。固提出了使用常规的分布式最短开销算法来计算“ 提能量最小路径的方法。提出两种不同的运行模型：端到端重传（Ｅ，量路由。ａＥＲ）对于ｋ条相同链路组成的一条路径（具有相同的链路错误率和链单个节点不提供链路层重传，仅通过源节点发起的重传得到可靠的报，对上面Ｅ可简化为ｋＥ（一）ｐ为单条链路的错误率，・，１ｐ（文传递。逐跳重传（ｎ）单个节点链路使用局部的报文重传，ｂｎｎ，传递到路传输开销）Ｅ为其上的传输开销）。它引导出链路的启发式开销函数，即下一跳。

无线传感器网络中的能量感知路由算法性能评估

无线传感器网络中的能量感知路由算法性能评估能量感知路由算法在无线传感器网络中扮演着重要的角色。

它能有效地利用节点能量，延长网络寿命。

本文将对无线传感器网络中的能量感知路由算法进行性能评估，并探讨其优缺点以及未来发展方向。

一、引言随着物联网的快速发展，无线传感器网络在各个领域得到广泛应用。

然而，无线传感器节点的能量有限，如何利用有限的能量最大化网络寿命成为了研究的热点问题。

能量感知路由算法通过感知节点的能量情况，合理地进行数据传输和路由选择，能够有效地延长网络的寿命。

因此，对能量感知路由算法的性能评估具有重要的意义。

二、能量感知路由算法的基本原理1. 能量感知路由算法的定义和作用能量感知路由算法是一种基于节点能量信息的路由选择算法。

它通过感知节点的能量水平来决定数据传输的路径，从而实现能量的均衡消耗，延长整个网络的寿命。

2. 能量感知路由算法的分类能量感知路由算法主要可以分为集中式和分布式两种方式。

集中式算法由基站或中心节点负责路由决策，而分布式算法则由每个节点根据自身能量情况进行路由选择。

3. 能量感知路由算法的优缺点优点：（1）能够有效延长网络的寿命，减少节点能量的不均衡消耗。

（2）降低了网络中的能量消耗和时延，提高了网络的可靠性和稳定性。

（3）适应各种复杂环境下的能量管理需求。

缺点：（1）算法复杂度较高，需要大量计算和通信开销。

（2）部分算法对网络负载和节点分布情况较为敏感。

（3）在网络规模变大时，可能会产生大量的控制开销。

三、能量感知路由算法的性能评估方法1. 网络寿命评估指标网络寿命是评估能量感知路由算法性能的重要指标之一。

常用的网络寿命评估方法包括理论分析方法、仿真方法和实际部署测试方法。

2. 能量均衡评估指标能量均衡是评估能量感知路由算法性能的另一个重要指标。

常用的能量均衡评估方法包括能量标准差、能量熵和能量平衡系数等。

3. 数据传输延时评估指标数据传输延时是评估能量感知路由算法性能的关键指标之一。

无线传感器网络中一种能量有效的抗干扰路由算法

，
等设备的干扰
动态选择了与干扰源不重叠的频谱信道
一
等基于认知干扰程度
，
针对A d
—
ho
c
环境提出了
一
而不再与其它簇工作在同
信道
。
这时沿 A B C G 簇头路
…
种；中突避免的路由
Y
u
并不适用于节点能量受限的W S N
，
，
并把路由代
R D
额外的信道切换将带来额外的时延和能量开销
．
，
价成本换算成中间簇头节点的延时
减少在路由建立过程
。
r a v e s
佃 ’ ‘
等人指出在2
0 M Hz
s
-
3 G Hz
频谱区问每
中数据包传送路径成本带来的额外开销
所付出的代价
，
所切换的信道相差越小
，
所付出的代价也
2
C S I E E 算法路由代价设计
路由协议的目的是为网络选择最优的优化路径
，
就越小
从
2 2
．
。
干扰认知及其路由代价
53
2 0 1 0 2 广东通信技术
EE E P A 本文提出的C S I E E 路由相 I：
、
仿真结果表明
，
，
10 M Hz
的频谱改变将带来 1 0 m

能量高效的协作路由算法

摘要：提出了一种能量高效的分布式、多跳、多中继协作路由算法。寻找一条由源节点到目的节点最短路径的单径路
由，以单径路由上的节点为簇头招募它们的邻居节点作为中继节点，形成虚拟ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｏｕｔｐｕｔ），进
ｒｉｔｈｍＣＲＷＮｉｓａｎａｌｙｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｎｋｅｅｐｉｎｇｔｈｅｅｒｒｏｒｒａｔｅｕｎｄｅｒａｃｅｒｔａｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｈｅｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｃｏｍｅｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓ，ｗｈｉｃｈｒｅｃｒｕｉｔａｄｄｉｔｉｏｎａｌａｄｊａｃｅｎｔｎｏｄｅｓｆｒｏｍｔｈｅｉｒｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄａｎｄｂｅｃｏｍｅａｖｉｒｔｕａｌＭＩＭＯｔｏｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ
ｃａｎｓａｖｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｂｙ６．４１／０ｏａｔｌｅａｓｔｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＣＷＲａｌｇｏｒｉｔｈｍ．
关键词：多对单；中继选择；能量高效；分簇；协作路由中图法分类号：ＴＰ３９３文献标识号：Ａ文章编号：１０００ — ７０２４（２０１４）０２ — ０４１ｆｉｃｉｅｎｔｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋｓ

无线传感器网络中的能量有效路由算法设计

无线传感器网络中的能量有效路由算法设计无线传感器网络是一种由大量分布在广域环境中的小型无线传感器节点组成的自组织网络。

这些节点可以感知环境中的各种物理量，并通过无线通信将所感知的数据传送到网络中的其他节点或基站。

由于传感器节点通常由电池供电，能量管理成为无线传感器网络中的一个关键问题。

为了延长网络的生命周期和提高网络的性能，研究者们提出了许多能量有效的路由算法。

能量有效路由算法的设计在无线传感器网络中具有重要意义。

它旨在解决节点能量不平衡和能耗不均衡的问题，以延长整个网络的生命周期。

以下是在设计能量有效路由算法时应考虑的关键方面：1. 路由选择策略：在能量有效路由算法中，选择合适的路由路径非常重要。

传统的路由算法通常选择最短路径，但这会导致一些节点能耗过快。

新的能量有效路由算法尝试通过考虑节点能量消耗情况来选择路由路径，以平衡节点能耗，使网络能够更加均衡地利用能量资源。

2. 能量感知和估计：能量感知和估计是能量有效路由算法的关键环节。

传感器节点需要感知其自身的能量消耗情况，并估计其余生命周期。

这些信息对路由选择、能量平衡和网络拓扑维护等任务具有重要意义。

3. 节能机制：在能量有效路由算法中，需要引入一些节能机制来减少节点的能耗。

例如，通过数据聚合和压缩，将相似的数据合并并以更少的能量进行传输。

还可以利用节点之间的空间和时间冗余来降低能耗。

采用这些节能机制可以有效减少节点的能耗，延长网络的生命周期。

4. 网络拓扑维护：由于无线传感器网络中的节点数量庞大，节点的位置会发生变化，因此需要进行网络拓扑的维护。

节点位置的变化会影响能量有效路由算法的性能。

因此，设计一个能够自适应地维护和更新网络拓扑的算法非常重要。

5. 跨层设计：传统的网络设计通常是在各个网络层独立进行的。

而在能量有效路由算法中，考虑不同层之间的相互影响非常重要。

因此，跨层设计可以优化能量有效路由算法的性能。

通过在不同层之间传递信息和协调操作，可以实现更好的能量利用和网络性能。

无线传感器网络的能量均衡路由算法

第３６卷第１期
ＶＬ３６ｏＮｏ１．
计
算
机
工
程
２１００年１月
Ｊｕａｙ００ａｎｒ２１
ＣｏｐｅｎｎｅｒｎｇｍｕｔｒＥｇｉｅｉ
・网络与：通信・
文章编号：ｌｏ＿４８００ｌ０３—ｏ文献０＿３２（１） — １＿２０２０＿４标识码：Ａ
平衡，该算法的性能依赖于２个参数的选取，但较难合适地选取。文献［］出能量感知路由（Ａ）３提ＥＲ，通过一定的概率选择和维护多条路径来均衡网络能量的消耗，但该机制没有考虑对距离（跳数）的优化，且需周期性地实施洪泛查询来进行路由维护，增加协议开销。文献［］出一个基于多路径路由４提的最大容量路由机￥（Ｐ，］１ＭＣ）选择能量最大的路径进行路由，能较好地实现局部区域的能量均衡问题，但未解决ｓｋ附近ｉｎ区域能量消耗热点问题，且该算法在路由维护时每次选择的
最小跳数分层的网络，利用节点直接传输和逐跳转发相结合的混合传输策略，在多跳传输时，使用改进的基于多路径路由的最大能量路径
算法。仿真结果表明，该算法能有效延长网络的生存时间。
关键词：无线传感器网络；能量均衡；网络寿命；多路径路由
ｍａｉｍｎｒｙｐｔ．ｍｕａｉｎｒｓｌｈｗｅｌｅｉｆｈｅｗｏｋｓｐｏｌｎｅｆｃｅｔｙｘｍｕｅｅｇａｈＳｉｌｔｅｕｔｓｏｔｉｔｍｅｏｔｅｎｔｒｓｉｒｏｇｄｅｏｓｈｆｉｉｎｌ．

基于能量感知的ad hoc路由算法研究

ＺＮＧＳｉｗＵＷｌｑａｇ，ＨＡＮｉ．ｕ，ＨＡｉｏｇＨＥｈ，ｅｉｎＺｉ．ＧＱｎｙＺＮＧＮａｔｎ．
（．ｈｎｈｎＧｒｄａｅＳｈｏ，ｒｉｎｔｕｅｏＴｅｈｏｏｙＳｅｚｅ１０５Ｃｈｎ；１ＳｅｚｅａｕｔｃｏｌＨａｂｎＩｓｉｔｆｃｎｌｇ，ｈｎｈｎ５８５，ｉａｔ２．ｃｏｌｆｌｃｒｎｃａｄＩｆｒｔｏｅｈｏｏｙＨａｂｎＩｓｉｔｆｅｈｏｏｙＨａｂｎ１００，ｉａＳｈｏＥｅｔｏｉｎｎｏｍａｉｎＴｃｎｌｇ，ｒｉｎｔｕｅｏＴｃｎｌｇ，ｒｉ５０１Ｃｈｎ）ｏｔ
ｍｉｌｎｄｃｎｔｎａｓｉａｈｏｅｗｏｒＩｈｅｎｏｌｐｏｔｏ，ｄｆｅｅｒｎｓｉｓｏｎｐａｈｓｂａｅｎｓｖｃｔｔｆｓｎｇｅｎｏｎｄｅｋ．ｎｔｖｅｒｏｃｌｉｒｎｔｔａｍｓｉｔｓｄｏｅｒｉｅｓａｅｏｉｌｄｅａｎ— ｅｇｙｃｓｐｔｏｈｒｏｎｕｍｉｎｏｆｔｅｗｈｏｅｎｅｗｏｋｏｕｄｂｈｅＷｈｅｔａｍｓｉｎｐａｈｗａｏｎ，ｏａａｎａｎｉｔａｅｙｌｔｒｃｌｅｃｏｓｎ．ｎｒｎｓｉｓｏｔｓｂｒｋｅｌｃｌｍｉｔｉｎｇｓｔｇｒｗａｏｄｔｅｄｃｅ—ｒｎｓｓｉａａｐｃｔｎｈｅｅｏｅｒｔｆｃｅｙａｍｐｒｖｅｓｅｖｋｅｏｒｕｅｒｔａｍｓｏｎｏｆｄｔａｋｅｓａｄｔｒｆｒｏｕｅｅｉｉｉｎｃｗｓｉｏｄ．Ｍｏｒｏｖｒｏｄｎ— ｅｅ，ｎｅｅ

具有能量补给的无线传感器网络能量感知路由算法

＊收稿日期：０２０ —６２１—３２
计算．这种算法综合的考虑了通信路径上的消耗能量和剩余能量，点依据概率在路由表中选择一个节节点作为路由的下一跳节点．这种算法能够较好的将通信消耗能量分散到多条路径上，是也有其应但用的局限性：在具有能量补给条件下应用时，没有
第３卷第７２期
２１０２年Ｏ月７
西
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大
学
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Ｖｏ２Ｎｏ７Ｌ３．
Ｊｕｎｌｏ ’ｎＴｅｈｏｏｉａｉｅｓｔｏｒａｆＸｉａｃｎｌｇｃｌＵｎｖｒｉｙ
Ｊ１２１ｕ．０２
文章编号：１７ — ９５２１）７５７０６３９６（０２０ —２— ４
用信息融合【Ｓ证据理论算法选择下一跳节点，）＿使得能量消耗能够平均分配到整个网络中．
仿真结果表明，法改善了能量补给因素条件下无线传感器网络中的能量消耗的均衡特性，算延
长了网络的生命周期，与经典能量感知路由算法Ｅ相比，ＨＥ的性能高５左右．ＡＰＡ０关键词：无线传感器网络；能量补给；由算法；路能量感知
理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察
者．Ｎ与传统的ＡｄＨｏ络有很多不同的地ＷＳｃ网
方：节点数目庞大，Ｎ经常包含有成千上万 ① ＷＳ
过实验数据说明改进后算法的优越性．

WSN中能量有效分簇多跳路由算法

等提出的基于竞争的多跳非均匀分簇算法，仿真结果显示算法性能较好，但是该算法中的参数选取主
要凭经验给出，理论分析不够，需要进行深入研究；文献【］，Ｍ．ｈｎ７中Ｚａｇ等提出一种基于节点地理位置的新型动态成簇算法，考虑节点的剩余能量以及与基站的距离，但该算法要求每个节点都能与网络中的任一节点进行通信，这不符合实际应用场景；文献［】出采用六边形作为簇结构的形状，算法要８提求成簇时节点要知道基站的信息，使得算法的可测性受到限制；王志刚Ｊ等采用均匀分簇的路由协议，
ＭＴ（ｎｍｕｔｎｍｉｉｎｅｅｇ）Ｌ多跳路由协议与基站通信，从而均衡ＷＳ整体能耗，达到延Ｅｍｉｉｍｒｓｓｏｎｒｙ５ａｓＪＮ
长网络寿命的目的。
２相关研究工作
ＬＡＣ算法是一种典型的成簇算法，很多成簇算法都是以该算法为基础演进的，诸如李成法【ＥＨ６］
这样远离基站的簇的大小和数量与靠近基站的基本一致，势必会影响网络整体能耗的均衡性。
２１ＬＡＣ算法．ＥＨＬＡＣ是ＭＩＥＨＴ学者Ｈｅｎｅｎ等人为无线传感器网络设计的低功耗自适应聚类路由算法［ｉｚｌｍａ，其基本思想是：通过等概率地随机循环选择簇首，将网络的能量负担平均分配到每个传感器节点，从而

能量感知路由协议的改进算法

能量感知路由协议的改进算法修龙亭、李光、梁晓计算机学院摘要：本文主要探讨了无线传感器网络中路由协议的设计，对无线传感器网络中的能量感知路由协议进行了分析研究，讨论了其优点以及不足，提出了带有能量门限的感知路由协议。

在该协议中，汇聚节点通过对邻居节点能量情况的探测生成能量门限，通过广播路径建立消息，利用能量门限和最少跳数方法生成路由树，并通过周期性的广播来进行路径的维护。

关键字：无线传感器网络路由协议汇聚节点1、能量路由能量路由是最早提出的传感器网络路由机制之一，它根据节点的可用能量或传输路径上的能量需求，选择数据的转发路径，节点的可用能量就是节点的当前剩余能量。

能量路由算法示意图如下：能量路由策略主要有以下几种：（1）最大PA 路由：从数据源到汇聚节点的所有路径中选取节点PA 之和最大的路径。

在上图中选择路径：源节点-F-E-汇聚节点。

（2）最小能量消耗路由：从数据源到汇聚节点的所有路径中选取节点耗能之和最少的路径。

（3）最少跳数路由：选取冲数据源到汇聚节点的所有路径中跳数最少的路径。

（4）最大最小PA 节点路由：每条路径上有多个节点，且节点的可用能量（PA ）不同，从中选取每条路径中可用能量最小的节点表示这条路径的可用能量。

最大最小PA节点路由策略就是选择路径可用能量最大的路径。

上述能量路由算法需要节点知道整个网络的全局信息。

由于传感器网络存在资源约束，节点只能获取局部信息，因此能量路由算法只是理想情况下的路由策略。

其中的最少跳数路由是比较容易实现的路由策略。

最少跳数路由的优点显而易见，它构建路由的过程迅速，数据传输过程中能量消耗小，然而它的缺陷是数据传送往往走单一路径，容易使路径上的节点能量耗尽，当大部分节点还处在活动状态时，个别关键节点能量耗尽，从而影响网络的连通性，限制了整个网络的生存期。

特别是初始状态时，加入各个节点的初始能量随机分布，该算法没有考虑到对初始能量较低节点的保护，从而加大了某些关键位置节点能量耗尽的可能。

基于蚁群优化的能量有效AdHoc路由算法

表１节点信息素表
该路径的概率更大在Ａｃ由算法中，Ａｎ是由节点独ｏ路ｔ
立产生的特殊分组，用来测试到一指定节点的路径，ａｔｎ从源节点到目的节点的过程中收集路径信息，在到达目的节点后按原路径返回源节点，并根据收集到的路径信息更新源节点到目的节点信息素，路径质量越高信息素越高。每个节点维护一张信息素表，节点根据信息素进行路由选择，既可以贪婪选择信息素最高的路径，也可从不同路径中概率选择，即信息素越高选择该路径的概率越大。路由选择的随机性使得到同一目的节点的数据可分散在不同路径上，
文献［］中实验证明蚂蚁具有搜索从蚁穴到食物间最短路１
径的集体寻优特性，这是由于蚂蚁会在所经过的路径上留下一种称之为信息素的易挥发物质，而且蚂蚁更倾向于朝
将ＡｄＨｏｃ网络抽象为一个有向图Ｇ一（Ｖ，Ｅ）。其中Ｖ是所有移动节点的有限集合，Ｅ是无线链路的有限集合。链路（，）∈Ｌ表示节点在节点 “的传输范围内，是 “
２２路由发现．
路由发现过程参考了ＡｎＨｏＮｅ［中的一些架构，但ｔｃｔ与Ａｔｃｔ在本质上有着功能性的不同。路由发现是ｎＨｏＮｅ＿］按需的，当源节点信息素表中没有目的节点的信息时，由
（南大学信息科学技术学院，广东广州５０３）暨１６２
摘要：由于传统的ＡｄＨｏｃ网络路由算法不考虑能量因素，为了改善其能量约束问题，根据自然界蚁群的觅食行为＿提１］出了一种能量有效的路由算法。在路由选择过程中综合考虑了路径长度和节点的剩余能量，并且利用蚁群优化的特点形成多路径的数据传输，有效地延长了节点有限能量的使用时间，进而延长网络的生存期。在仿真实验中与现有相关协议进行

EBBA-OLSR：一种基于能量均衡的自适应FANET路由算法

TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年5月下 81EBBA-OLSR：一种基于能量均衡的自适应FANET路由算法易俊阳李健（通讯作者）四川大学电子信息学院四川成都 610000摘要 O LSR作为MANET主动路由协议的一种，适合大型的密集的网络，但直接应用MANET中的OLSR协议于FANET中则会导致网络开销大，网络性能降低等问题。

为了解决该问题，本文基于能量均衡的思想，结合人工蜂群算法中的自组织性和鲁棒性提出了一种自适应的OLSR路由算法，该算法考虑距离、能量及拥塞程度3个参数优化了传统OLSR仅考虑跳数这一度量所带来的不足。

实验结果表明，经优化后，该算法在平均端到端时延、数据包投递率及路由开销方面具有更好的表现。

关键词 FANET；能量均衡；蜂群算法；OLSR路由协议EBBA-OLSR: An Adaptive FANET Routing Algorithm Based on Energy Balance Yi Jun-yang, Li Jian (corresponding author)College of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610000, Sichuan Province, ChinaAbstract As one of MANET active routing protocols, OLSR is suitable for large and dense networks. However, direct application of OLSR protocol in MANET into FANET will lead to high network overhead and low network performance. In order to solve this problem, this paper proposes an adaptive OLSR routing algorithm based on the idea of energy balance, combined with the self-organization and robustness of the artificial bee colony algorithm. The algorithm considers three parameters of distance, energy and congestion degree to optimize the disadvantages of traditional OLSR, which only considers the number of hops. Experimental results show that the optimized algorithm has better performance in terms of average end-to-end delay, packet delivery rate and routing overhead.Key words FANET; energy balance; bee colony algorithm; OLSR routing protocol引言无人机[1]（Unmanned Aerial vehicle ，UA V ）是一种无须人为驾驶的飞行器，由地面技术人员进行控制，主要用来执行军事、科研项目。

一种实时的无线传感器网络能量均衡多路径路由算法

径由于能耗过大而失效后，以从备份路径中选择一条可
定时地对被感知对象进行感知，并将所采集的数据发送
５广科 ’’ 总０２ｌ东技。 ’ 第５期。
到基站（ｎ）。ｓｋ上不失一般性，文使用的网络模型基于ｉ本
因此其能量平衡的效果有限；改进算法则对路径长度其没有限制，响路由的实时性能，影且这两个算法都使用
洪泛传播路由建立消息，能量消耗较大。本文在文『１４的基础上提出一种实时的能量均衡多路径路由算法ＲＥ — ＴＢＭＲ。该算法在系统允许的时延范
劣甚至危险的远程环境中，能源无法补充，因此，针对该
路径来替代，是，但该协议在发现和维护多条路径方面的开销很大。文献『１出了一个基于多路径路由的最大４提容量路由机制（Ｐ，算法从多条最小跳数路径中选ＭＣ）该择能量最大的路径来进行路由，以达到能量平衡的目的，是其备选路径都是最小跳数路径，量十分有限，但数
以下３点假设：１一个传感器网络由一个基站和分布于平面上的１大量传感器节点组成，个节点有惟一标识。每
记录路由节点信息和发送路由请求消息的节点信息。
３１由建立．路
ＭＣＰ等许多路由算法建立路由时通常采用普通洪泛传播路由请求消息，能量和时间开销较大。本文算法采用受限洪泛方式传播ＲＥＲＱ请求消息来建立路由，以

一种基于无线传感器网络能量均衡路由算法

点。ＬＥＡＣＨ算法每一轮随机选择簇首节点，整个
网络能量的能量消耗，延长网络的生存时间。
关键词：ＷＳＮｓ；路由表；剩余能量；多跳路由中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ
Ｅｎｅｒｇｙ — ｂａｌａｎｃｅｄＲｏｕｔｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓＢａｓｅｄｏｎＯＭＮＥＴＪ＿— 一
类生活产生重大影响的ＩＴ技术之一＿２］。目前，针
对ＷＳＮｓ的研究主要体现在如何利用有限的节点能量提高网络的生存周期及服务质量，相关研
ＬＥＡＣＨ算法的无线传感器网络分成５个分簇，每个分簇有一个黑圈表示簇首，其余节点是非簇首节
文章编号：１００３ —６１９９（２０１３）０４ —００４５ —０４
一
种基于无线传感器网络能量均衡路由算法
刘洲洲
（西安航空学院电气工程系，陕西西安７１００７７）
摘要：提出一种基于ＯＭＮＥＴ＋＋仿真下的无线传感网络ｗｓＮｓ（ｗｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ）能量均
ｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅＬＥＡＣＨａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｂａｌａｎｃｅｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｐｒｏｌｏｎｇｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｕｒｖｉｖａｌｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＷＳＮｓ；ｒｏｕｔｉｎｇｔａｂｌｅ；ｒｅｓｉｄｕａｌｅｎｅｒｇｙ；ｍｕｌｔｉ — ｈｏｐｒｏｕｔｉ１３年１２月