基于H∞滤波能量预测中继选择协作传输技术*

研究了一种适用于分布式移动无线传感器网络数据传输基于能量预测的协作通信技术。针对无线传感器网络,协作数据传输技术难以有效解决无线网络动态拓扑结构、带宽和能量受限等问题,建立了一种基于H∞滤波器相邻节点剩余能量预测的分布式中继选择机制,并在此基础上建立数据协作传输技术。该技术充分利用无线信道的广播特性,首先根据H∞滤波器预测节点剩余能量,然后根据剩余能量值选择最大者作为协作节点,最后根据无线信道质量在放大重传和解码重传机制之间进行自适应调整。数学分析表明,H∞滤波器可以准确地预测节点的剩余能量,同时该协作传输技术能够显著提高无线传感器网络的资源利用率和系统吞吐率,有效延长网络寿命。     

Research of cooperative transmission technology based on H ∞ filter energy prediction

研究了一种适用于分布式移动无线传感器网络数据传输基于能量预测的协作通信技术.针对无线传感器网络,协作数据传输技术难以有效解决无线网络动态拓扑结构、带宽和能量受限等问题,建立了一种基于H∞滤波器相邻节点剩余能量预测的分布式中继选择机制,并在此基础上建立数据协作传输技术.该技术充分利用无线信道的广播特性,首先根据H∞滤波器预测节点剩余能量,然后根据剩余能量值选择最大者作为协作节点,最后根据无线信道质量在放大重传和解码重传机制之间进行自适应调整.数学分析表明,H∞滤波器可以准确地预测节点的剩余能量,同时该协作传输技术能够显著提高无线传感器网络的资源利用率和系统吞吐率,有效延长网络寿命.     

一种优化算法物联网技术分布式协作路由研究

研究无线传感器网络分布式协作优化问题。针对无线传感器网络资源利用率和传输效率低下等问题,建立了一种基于遗传优化算法的无线信道质量预测的分布式优化协作路由技术。该技术充分利用遗传算法,采用启发式方法建立无线链路信道信噪比预测模型,然后根据信道质量选择最优者作为协作节点,以较小代价在动态无线网络拓扑中搜寻到最优路由。数学分析表明,遗传算法收敛速度快、可靠性高,可以准确地预测无线链路质量;同时该协作路由技术对无线传感器网络具有更好的适应性,并有效延长了网络生命周期。     

异构无线传感器网络支配集拓扑控制算法

采用最小连通支配集的理论,研究异构无线传感器网络拓扑结构的优化问题.针对传感器节点的通信能力异构特性,综合通信链路质量、节点传输范围与剩余能量,构建起一种度量异构节点能量有效性的区域能量消耗率函数.利用该函数判断通信区域的能耗速率并确定支配节点的选择,设计了一种最小连通支配的分布式拓扑控制算法.实验结果表明,执行该算法构建起的网络拓扑具有通信链路可靠和能量利用高效的特点,能够大幅度提高异构无线传感器网络的生命周期.     

能量捕获无线传感器网络中低时延的可靠数据传递

在能量捕获无线传感器网络(EH-WSN)中,采用网络编码(NC)技术可有效提高数据传递的可靠性。已有的研究成果大多采用固定的数据速率(DR)和固定的最大重传次数(MNR),传输时延较高。为了降低传输时延,结合EH-WSN中节点的能量捕获特性和相邻节点之间的无线链路质量,提出一种优化数据速率和最大重传次数的低时延数据传递方案。通过对节点的能量捕获过程和能量消耗进行建模,给出了节点的剩余能量公式;对相邻节点之间的无线链路质量进行建模,推导出节点发送数据包的成功收包率和每个数据包的期望传输次数,进而推导出传输路径上每一跳的传输时延公式;基于优化方程,在节点满足链路收包率条件和剩余能量条件的前提下,对其数据速率和最大重传次数进行优化配置,使得每一跳的传输时延最小。实验结果表明,与采用固定数据速率和固定最大重传次数的数据传递方案相比,所提出的方案具有最小的端到端传输时延。     

基于博弈理论的无线传感器网络融合路由

主要研究了无线传感器网络路由路径的链路质量及节点剩余能量对网络整体可靠性及能效的影响,提出了无线传感器网络数据融合可靠路由的博弈论模型。该模型的求解属于NP问题,论文还提出了一种基于节点效用进行路由选择的分布式实现算法。仿真结果表明该算法能提高网络路由路径的可靠度和能效性。     

基于分片重传链路感知的无线传感器网络能耗控制方法

针对无线传感器由于节点从休眠状态转换为觉醒状态的高频次,导致无线传感器网络存在耗能高、覆盖质量低的问题,提出了一种基于分片重传链路感知的无线传感器网络能耗控制方法。该方法确定待激活的最佳临近网络节点,计算节点轮数和剩余能量,明确待休眠节点,完成节点调度方法设计;引入分片重传链路感知,结合误码率检验数据传输成功率,数据传输失败实行休眠重传,不断迭代获得最佳状态,实现无线传感器网络能耗控制。实验结果表明,网络能耗控制方法在运行轮数为40轮时,覆盖质量仍在85%以上,高于对比方法5%,其在运行时间100 min时,网络能耗仅为10 000 J左右,降低了4 000 J以上,CPU占比率最高仅为23.91%,该算法在保证覆盖质量的前提下,最大程度降低了能耗,并且CPU占比率低,提高了使用效率。     

基于簇父集协作通信的低功耗有损网络路由算法优化

针对当前低功耗有损网络（LLN）中基于簇父集协作通信的路由算法（CRPL）没有考虑节点剩余能量,存在不能有效地均衡节点能耗和最大化延长网络寿命的问题,提出一种高效的基于簇父集协作通信的低功耗有损网络路由（RPL）算法（HE-CRPL）。所提算法采取了三个优化思路：一是同时考虑节点间无线链路质量和节点剩余能量进行簇父节点的选择;二是在簇父节点优先级判定和最优簇父集的选择过程中把节点间的无线链路质量和簇父节点的期望寿命（ELT）相结合;三是在网络拓扑初始化的过程中通过利用目的地通告对象（DAO）消息携带簇父节点优先级列表告知最优簇父集中簇父节点的优先级顺序。仿真结果表明,与CRPL算法相比,HE-CRPL算法在延长网络生存时间、提高数据包投递成功率和减少数据包重传次数等方面的性能得到了提升,其中网络生存时间提高了18.7%,数据包重传次数降低了15.9%。     

基于能量收集和链路感知的无线体域网路由协议研究

为了提高无线体域网的能效和数据传输可靠性,提出一种基于能量收集和链路感知的无线体域网路由协议(EHLA)。针对传感器能量匮乏且电池不易更换等问题,引入能量收集技术为传感器补充能量。通过分析网络的能耗和信道特性,建立由剩余能量、链路质量和节点间距离所组成的多目标成本优化模型。最终根据EHLA路由协议得到最佳的下一跳转发节点和到Sink节点的最优路径。仿真分析表明,与现有EVEN和ELR-W协议相比,该协议有效地增加了网络寿命和数据传输可靠性。     

一种可调节转发区域的水下传感器路由

水下无线传感器网络路由是水下物联网重要组成部分,可靠高效节能是水下无线传感器网络路由最关心的问题;针对水下无线传感器网络节点路由中能量消耗不均衡和过多冗余转发增加能耗而导致水下无线传感器网络生存周期缩短的问题,提出一种可调节转发区域的水下传感器路由协议(ESAFDBR);ESAFDBR路由协议考虑了当前节点深度和剩余能量,还考虑节点两跳邻域内信息,以这种方式有效减少网络遇到空洞的可能性,平衡网络能量;此外,为抑制冗余节点参与转发,设计划分转发区域,并可根据节点密集程度自适应调整划分区域,有效地提高网络性能.