多媒体传感器网络中基于两跳簇结构的图像传输方案

与传统无线传感器网络节点能量绝大部分消耗在无线收发上不同,无线多媒体传感器网络中数据处理与传输能耗具有“均匀“分布的特点.通过分析表明,传统无线传感器网络簇结构下的数据传输策略并不适合于无线多媒体传感器网络.因此提出了一种基于两跳簇结构的图像传输方案,通过增加中继节点负责图像的压缩编码和转发,在减小相机节点图像传输能耗的同时,大大缓解了相机节点和簇头的图像处理能耗压力.仿真结果表明,该图像传输方案极大的延长了网络的生命周期,非常适合于能量有限的无线多媒体传感器网络.     

无线传感器网络中对等数据存储策略研究

在无线传感器网络中,除了基于基站的数据传输和管理模式以外,对等数据传输以及网内数据管理同样具有非常重要的现实意义。本文论述了传感器网络中对等数据传输的应用特点和研究挑战,以及数据存储策略与对等数据传输的关系。如何设计有效的数据存储策略是对等数据传输和网内数据管理、查询的关键技术和重要研究课题。本文分析了无线传感器网络中对等数据存储策略的分类、负载平衡和查询成功率等相关问题。本文采取基于位置的分类方法,根据策略是否依赖节点的位置信息,将节点间的对等数据存储分为基于位置的策略和无位置策略。本文综述了目前的相关研究,比较了各种策略适用的网络环境和数据查询成功率、网络负载平衡等性能指标。     

无线传感器网络数据环区域查询处理算法

针对无线传感器网络节点能量高效问题以及Skyline查询位置属性决策问题,提出了基于无线传感器网络数据环区域查询处理算法。该算法以查询位置P为中心进行数据环划分,查询位置P最近的K个Skyline值时,根据剪枝策略只需对距离小于P的其它属性值进行比较,从而缩小了数据规模,提高了查询效率。另外,环内节点采用链簇式结构组织,环内查询处理过程采用串行数据处理与并行数据处理模式,从而提高了K-Skyline的数据查询能耗与节点处理延迟。仿真实验表明,数据环区域查询处理算法比Flooding算法与TAG算法具有更小的数据处理能耗和延迟。     

基于分簇的无线传感器网络Top-K数据查询算法

Top-K数据查询是无线传感器网络的一个重要应用,如何节省能耗是Top-K数据查询的一个重要课题.针对传统的Top-K数据查询是多跳传输,节点过滤窗口更新代价大等缺点,提出一种基于分簇的无线传感器网络Top-K数据查询算法.通过对节点进行分簇进而减少数据的传输跳数,通过设置过滤器值对数据过滤,减少冗余数据的传输,增加探寻过程,保证数据的完整性和可靠性,实现降低网络节点整体通信能耗的目的.仿真结果表明:与传统算法相比,该算法可有效降低网络的整体能耗,提高能量有效性.     

无线传感器网络多查询的节能优化

提出了一个无线传感器网络多查询的节能优化方案。该方案通过建立相似查询判断算法把多查询中的相似查询分为一组,并在每一组找一个能使传输能耗达到最小的中继节点作为处理节点。组内节点的数据都传送到该处理节点,并由该节点利用数据处理函数处理数据,然后再传到基站。这样就减少了网络中数据的传输量,从而有效地节省了网络的能量,达到能量的最大化利用。     

网络丢包环境中基于新息驱动的远程状态估计传输策略设计

由于传感器节点本身携带的能量以及传输距离有限,导致其在无线传感网的应用受到了一定的限制.从降低传感器的电池功耗、延长传输距离这两点出发,针对远程状态观测设计了一种一类基于新息驱动的数据传输策略.利用增加中继节点的方法延长了数据传输的距离,并通过该传输策略控制各节点发送数据的时间,降低整个网络的平均能耗,延长数据传输的距离.此传输策略通过推导一类近似二次性能指标的上界求解以使远程估计精度和节点的电池能耗获得最优的平衡.此外,利用该传输策略能很好地解决无线网络中发生数据丢包、数据无法传输的情况.最后,通过观测一组锂电池放电过程的实验对所提出的策略进行验证,结果表明,该策略能够很好地平衡节点的电池能耗与远程估计的性能.     

一种支持多分辨率查询的数据存储策略

减少空闲侦听是延长无线传感网络生命周期的有效途径。文章分析了无线传感网络在数据处理和数据传输时的能耗问题,提出了一种支持多分辨率查询的数据存储策略。该策略是将指定区域内所有无线传感节点的工作时槽以一种蛇形排列方式进行分配,使各节点周期性地进入睡眠或侦听状态。在任意时刻,有且仅有两个传感节点处于工作状态,既保证了系统的可靠性,又降低了系统的开销。仿真实验表明,该方法减少了空闲侦听,降低了传感器的能耗,有效延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络多路径聚集的改进

针对无线传感器网络数据聚集查询的需求,提出了一种针对无线传感器网络网内聚集的多路径路由算法EOD。EOD算法综合考虑了节点剩余能量、偏移角度、节点间距离三个因素对无线传感器网络数据传输过程的能耗、时延的影响,在多路径结构的基础上,对传感器节点的所有的邻居节点进行综合评估,选择转发成本最小的几个邻居节点作为转发节点,从而在确保可靠性和性能的前提下最小化WSN能量消耗。仿真实验表明,适当地调整各影响因素的权值,EOD算法可以有效地延长网络生存期,减少数据包在网络中的时延,使整个传感器网络的节点剩余能量趋于均衡。     

无线传感网使用网络编码的新型数据传输方法

网络编码能提高无线传感器网络数据传输可靠性,针对现有基于网络编码的数据传输策略随机选取编码向量和使用固定路径所带来的缺陷,设计了一个新的编码矩阵构造方法,并提出了一种新型的基于网络编码的可靠数据传输方法。该编码方案能保证任意k个编码向量线性无关,且不用传输编码向量。数据转发使用"区域推进"机制,自动选取最佳转发节点,将数据包可靠地向sin"k推进",并实现了最少冗余传输和网络均衡能耗。分析与仿真表明,新的数据传输策略能消除现有方法的缺陷,提高数据传输可靠性,降低能耗。     

基于线性回归的无线传感器网络分布式数据采集优化策略

事件监测是无线传感器网络中最重要的应用之一,部署在监测区域内的传感器节点通过对感知数据信息的采集、处理和传输等基本操作完成具体的监测任务,在各种操作中,节点之间的数据传输是最消耗能量的.为了减少节点之间的通信数据量,达到降低网络能耗和延长网络生命周期的目的,该文提出了一种能量高效的基于线性回归的无线传感器网络分布式数据采集优化策略,通过应用线性回归分析方法构建感知数据模型,保持感知数据的特征,使节点仅传输回归模型的参数信息,代替传输实际监测的感知数据信息.仿真实验结果表明,文中提出的数据采集优化策略能通过较小的通信量有效地实现事件监测区域感知数据的预测和估计,降低网络的总能量消耗,延长网络的生命周期.     

传感器网络中节点个数约束查询处理算法

对传感器网络中一类新查询--节点个数约束查询,提出能量有效的查询处理算法.算法主要由查询下发和结果回收两部分构成.查询下发算法首先根据节点个数约束查询的特点提出相关节点选择以及基于Steiner树的查询下发算法.然后对该下发算法以及一种基于洪泛的能量有效查询下发算法的能量消耗进行分析,并对比两种算法的能量消耗从中选择适当的下发算法.结果回收算法提出直接和间接两种结果回收方式,并给出两种方式在进行结果回收时能够节省能量的条件.仿真实验表明,提出的能量有效节点个数约束查询处理算法能够在满足用户查询精度的同时,使其能量消耗低于其他查询处理算法.     

机会网络数据收集中的转发控制

针对机会网络中由于节点移动、网络稀疏等各种原因通常导致网络拓扑动态变化大,消息源节点到汇聚节点之间往往不存在稳定的端到端的通信链路,提出了一种基于偏好顺序决策法(the technique for order preference by similarity to ideal so-lution,TOPSIS)的数据收集策略(data gathering based on the TOPSIS,DGT)。DGT策略根据节点的剩余能量、感知节点到汇聚节点的距离以及传感器节点的连通变化,采用TOPSIS评估选择下一跳中继节点。仿真实验表明,与现有的几种典型转发控制机制相比,DGT策略在保证较低传输延迟和较高传输成功率的基础上,通过减少节点间的转发次数,降低了网络传输开销。     

PEACH: Power-efficient and adaptive clustering hierarchy protocol for wireless sensor networks

The main goal of this research is concerning clustering protocols to minimize the energy consumption of each node, and maximize the network lifetime of wireless sensor networks. However, most existing clustering protocols consume large amounts of energy, incurred by cluster formation overhead and fixed-level clustering, particularly when sensor nodes are densely deployed in wireless sensor networks. In this paper, we propose PEACH protocol, which is a power-efficient and adaptive clustering hierarchy protocol for wireless sensor networks. By using overhearing characteristics of wireless communication, PEACH forms clusters without additional overhead and supports adaptive multi-level clustering. In addition, PEACH can be used for both location-unaware and location-aware wireless sensor networks. The simulation results demonstrate that PEACH significantly minimizes energy consumption of each node and extends the network lifetime, compared with existing clustering protocols. The performance of PEACH is less affected by the distribution of sensor nodes than other clustering protocols.     

基于WSNs节点权重的网关接入异构网络研究

在无线传感器网络(WSNs)中,虽然现有网关节点的设计已经将多网融合的传输方式引入进来,但很少有综合考虑整个网关节点的性能,包括吞吐量、丢包率、耗电量和成本开销等,并且少有深入探讨多网选择切换方法。针对此现状,引入传感器节点权重的概念,从不同权重的传感器节点需要不同的传输策略出发,以数据上传互联网为目的,提出了一种网关接入异构网络的框架,并在此框架中综合考虑吞吐量、耗电量和接入所需费用3个方面,提出了一种多目标优化的模型,之后给出启发式的近似算法。实验结果表明:在保证传感器网络中数据可靠传输和能耗稳定的前提下,提高了数据传输效率,并适当降低了网关接入异构网络的成本,为网关接入异构网络传输数据提供了一种可靠的方案。     

基于免疫连通模型的多路径传输选择算法

为解决无线传感器网络（WSN）中节点部署不均匀造成的节点能量消耗大、数据传输可靠性低的问题，提出了一种基于免疫连通模型的多路径传输选择算法。当数据传输发生故障时，免疫机制被用来选择路径的适应度函数，从而达到优化传输路径和减少节点能耗的目的。实验从网络寿命、端到端传输延迟、覆盖率、传输可靠性、载荷分布等指标对算法进行评价。实验结果显示，所提算法可更好地平衡负载，延长网络的生命周期，以及保证数据传输的可靠性。所提算法可以应用于对能量效率、可扩展性、延长网络寿命和降低网络开销有较高要求的传感器网络设计。     

基于免疫连通模型的多路径传输选择算法

为解决无线传感器网络（WSN）中节点部署不均匀造成的节点能量消耗大、数据传输可靠性低的问题,提出了一种基于免疫连通模型的多路径传输选择算法。当数据传输发生故障时,免疫机制被用来选择路径的适应度函数,从而达到优化传输路径和减少节点能耗的目的。实验从网络寿命、端到端传输延迟、覆盖率、传输可靠性、载荷分布等指标对算法进行评价。实验结果显示,所提算法可更好地平衡负载,延长网络的生命周期,以及保证数据传输的可靠性。所提算法可以应用于对能量效率、可扩展性、延长网络寿命和降低网络开销有较高要求的传感器网络设计。     

基于能量水平的多Sink节点传感器网络路由算法

单Sink节点传感器网络存在着部分关键路径上节点能量消耗过快、路由选择算法单一以及Sink节点失效等问题.首先提出了多Sink节点传感器网络数据收集的系统框架;给出了拓扑发现和维护策略;然后提出了基于最小能量消耗路由算法.在分析了该算法的不足后提出了基于能量水平的路由算法,按照计算得到的能量水平选择最优的路径进行数据传送.实验证明,基于能量水平的路由算法比基于最小能量消耗路由算法能更有效提高传感器网络的使用寿命.     

基于非线性电池模型的WSNs节能技术研究

在无线传感器网络（WSNs）节能技术研究中,如何最大化节点电池能量效率从而延长整个网络寿命是一个关键问题。采用非线性电池模型,使用在低数据传输速率场合中较为节能的FSK调制技术,通过理论分析和参数优化方法,以电池能耗最小为目标,建立电池能耗模型,优化调制指数,使得电池能耗最低。仿真结果表明：该模型能够更加准确地评估节点能耗和寿命。在给定传输距离下,存在一个最优调制指数,使得电池能耗最低。最后给出了不同传输距离对应的最优调制指数。     

两层无线传感网中节能的安全范围查询方法

在两层无线传感器网络中,存储节点作为一个中间节点介于传感器节点和Sink之间,既负责收集传感器节点的数据,又负责Sink的查询,因此更容易被攻击者攻击。一个被妥协的存储节点不仅可能泄漏传感器节点的数据,还有可能向Sink返回不完整的或虚假的查询结果。为了减少查询能耗开销并解决存储数据隐私保护问题,提出了一种节能的安全范围查询方法PIRQ。该方法将数据查询和上传过程进行分离,并采用R-D判别方法将原来感知数据与查询范围区间上下界的大小比较过程转换成感知数据与查询范围中间值的距离和查询区间半径的大小比较过程,减少了能量开销。利用0-1编码和Hash消息认证机制对数据进行隐私保护,采用加密数据链技术对数据进行完整性检测。理论分析和实验表明,该方法在实现数据的隐私和完整性保护的同时具有很好的节能性。     

A two-hop clustered image transmission scheme for maximizing network lifetime in wireless multimedia sensor networks

In traditional wireless sensor networks, normal sensor nodes which measure scalar physical phenomena like temperature, pressure and humidity usually compress the data before sending them out to minimize the communication energy consumption. However, this strategy may not be suitable for image transmission in wireless multimedia sensor networks. In the traditional clustering structure, when the camera-equipped node or the cluster head compresses the images, an energy hole will appear. This is a key factor that affects the lifetime of the network. To avoid the energy hole problem, a two-hop clustered image transmission scheme is proposed in this paper. In the proposed scheme, many redirectors are used to compress and forward the images for the purpose of reducing energy consumption of the camera-equipped node and the cluster head. With adaptive adjustment of the transmission radius in the camera cluster and tasks allocation based on the residual energy of the normal sensor nodes by the camera-equipped node, the energy consumption of the nodes in the network is balanced. The experimental results show that the proposed scheme can prolong the network lifetime dramatically in the case of the sensor nodes deployed densely.