基于MIMO模式的无线传感器网络数据传输协议

在对分簇无线传感器网络在簇群内和簇群之间数据传输能耗进行分析的基础上,提出了一种在簇群间采用MIMO模式进行数据传输的方法。该方法以HEED协议为基础,将MIMO模式引入到簇群间的数据传输过程中,极大地降低了传输能耗,并且创建了一种基于MIMO技术的分簇传感器网络能耗模型,推导出实现网络能耗最小化时系统参数的最优值。实验结果显示,与HEED协议相比,该方法更显著地降低了网络的总体能耗,使网络具有更长的生存期。     

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.     

基于RFID的传感器网络合作式充电和数据收集策略

能量限制是制约无线传感器网络发展的主要瓶颈之一,可充电无线传感器网络的出现对其发展起了巨大的作用.提出了一种基于RFID标签的无线传感器网络合作式无线充电和数据收集策略,根据通信方式的不同,具体提出了TBR和TDC两种方案,通过将网络中的节点进行分簇,并在单个簇内部署簇内移动读取器进行路径移动,对簇内的各个节点进行充电和数据收集;在簇间部署簇间移动读取器收集簇内读取器内的数据,并将数据传输给汇聚节点进行数据处理,通过分簇完成对节点充电和数据收集任务的分层处理.通过仿真验证,其结果表明合作式充电策略可应用在大型区域内部署的网络,并且保证所需的移动读取器数量最少,数据传输至汇聚节点的时延最短,TBR方案与TDC方案有效.     

基于主元分析的无线传感器网络数据融合研究

由于传感器节点能量有限且难以补充,无线传感器网络设计的一个重要目标就是在严格的能量约束下最大化网络的生存时间。网内数据融合是减少传感器节点数据传输量、降低网络总能耗,最大化网络生命周期的一种有效途径。本文利用主元分析法PCA中的数据降维技术,提出一种在无线传感器网络的簇内进行数据融合的方法。该方法的主要思想是利用网络的簇头节点对具有一定相关性的多个簇内节点的实测变量进行线性变换,将其转化为少数几个不相关的综合指标后再进行数据转发,从而达到减少网络中的数据传输量和能量消耗的目的。理论分析和实例验证表明了该方法的有效性和实用性。     

无线传感器网络簇内多传感器数据融合算法

在无线传感器网络(WSNs)中,一般采用电池供电,节能是WSNs设计的研究重点。为了提高测量结果的准确度和降低网络的能耗,提出了一种两层模式数据融合方案。在传感器节点上用格林贝斯准则和顺序加权算法进行低层次数据融合,在簇头节点上用神经网络算法进行高层次数据融合。仿真实验结果表明:两层模式数据融合方案有效减少了网络中的数据传输量,提高了融合数据的精度,降低传感器节点的能耗。     

基于移动 Ｓｉｎｋ 的带状无线传感器网络数据汇聚方法研究

无线传感器网络内部能耗不均衡容易导致节点提早死亡,为此大量的能耗均衡路由协议被提出,然而这类方法主要针对环状无线传感器网络。带状无线传感器网络呈长条形分布,传统的能耗均衡路由协议无法发挥节能和能耗均衡的作用。本文提出一种基于移动Sink的带状WSN数据汇聚方法,首先基于节点能耗模型计算簇内节点的平均能耗,然后利用节点平均能耗求取Sink节点的最佳移动速度,最后簇首节点根据它与Sink的距离动态调整数据传输范围,从而实现对带状传感器网络的数据汇聚。实验结果表明该方法具有较好的节能和能耗均衡性,能够有效延长网络的生存周期。     

基于聚类分析的能耗均衡无线传感器网络分簇算法

为降低并均衡无线传感器网络(WSN)中传感器节点的能量消耗,提出一种基于最优传输距离和K-means聚类的WSN分簇算法。根据层次聚类算法建立聚类特征树,将聚类特征树中的叶节点视为一个簇,并使每个簇控制在最优传输距离内,实现簇内节点的能耗均衡。通过目标函数对K-means聚类簇进行优化,保证簇内节点数目的均匀分布,并在考虑剩余能量和地理位置的基础上完成节点数据传输。实验结果表明,该算法在均衡网络能耗的同时,可有效延长网络生命周期。     

被动无线传感器网络的新数据传输模式

被动式工作环境下,无线传感器网络有其独特的特点。在已有的基于簇的数据传输模式的基础上提出了簇中建链的新传输方法。在簇中节点被唤醒后,由簇头将这些节点连接成链（Link）并随机选择链首,链首收集数据后发送到簇头。这种方式消除了多个唤醒节点同时向簇头发送数据造成的数据冲突现象,节省了节点传输能耗也使节点间的能耗更加均衡,从而延长了网络寿命。     

煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究

针对现有的基于能量均衡的无线传感器网络路由协议不适应煤矿采空区应用的问题,提出了一种非均匀分簇能量均衡路由协议,即UCEB-CMF协议。该协议原理如下:优化候选簇首的选择机制,有效保证剩余能量大的传感器节点优先成为候选簇首;改进非均匀竞争半径的计算公式和候选簇首的竞争方法,在考虑剩余能量的基础上,增加了对簇首节点到Sink节点距离的考量,从而实现能耗均衡;针对煤矿采空区传感器节点易消亡的特点,提出了一种多路径路由算法,从而实现数据传输的持续性。仿真结果表明,该协议能有效均衡传感器节点能耗,延长无线传感器网络的生存期,适用于煤矿采空区。     

无线传感器网络路由协议的节能研究与设计

由无线传感器网络的硬件结构、应用领域以及与传统网络的差异等决定了能量是无线传感器网络节点最重要的资源.为了尽量延长无线传感器网络的使用寿命,节能问题成为无线传感器网络研究中的一个关键和核心问题.介绍了无线传感器网络的体系结构,提出了现有的在无线传感器网络的无线通信方式在节约能耗方面所存在的一些问题.并根据这些问题,结合基于层次的分簇路由,提出了在路由建立和数据传输过程中如何根据整个无线传感器网络中节点的能耗分布情况,设计能量更高效的路由协议.     

基于博弈理论的农田能量异构网络节点协同资源利用

针对无线传感器网络中耗能不均问题,以及可再生能源节点在农田无线传感器网络中应用的具体情况,将博弈理论引入无线传感器网络能耗问题研究中,建立了基于博弈理论的节点成簇方法,实现提高可再生能源利用率、均衡非可再生能源节点能耗的目标。方法首先建立簇收益与簇内节点收益评估模型,进行簇收益计算、簇内的两类能量异构节点个体收益的计算。在计算簇收益和节点收益的基础上进行节点成簇博弈,使得成簇方案向收益更高的策略空间进行跳转,最终达到博弈中的均衡状态。仿真实验表明,通过博弈进行无线传感器网络成簇,能够充分利用可再生能源节点能量,降低和均衡非可再生能源节点能耗,最终达到延长网络寿命的目标。     

基于信誉度集对分析的WSN安全数据融合

由于无线传感器网络存在资源约束问题,为了有效地减少无线传感器网络中的数据传输量以降低网络的总能耗,同时确保对感知数据进行融合操作的安全性,提出了一种基于传感器节点信誉度集对分析的安全数据融合方法.在节点分簇阶段,利用基于密度函数的减法聚类方法进行分簇,既获得了较快的分簇速度,又保证了簇头节点地理位置的合理分布,使得分簇规模更加符合节点的实际布设情况.在数据传输阶段,将簇头节点选择下一跳数据转发节点建模为多属性决策过程,综合考虑备选转发节点的信誉度、能量等属性信息,从中选择综合评价最优的簇头节点转发融合数据,不仅使网络中的数据流量分布更加均衡而且保证了数据的安全性.仿真结果表明,提出的数据融合算法在融合精度、安全性及簇头节点能耗方面与同类的LEACH算法和BTSR算法相比具有明显的优势.     

无线传感器网络分簇路由的能量有效性研究

无线传感器网络中的节点以簇的方式进行路由时，簇成员可使用单跳或多跳通信模式将感知数据包发送至簇头。该文以簇内成员节点的最大能耗作为评价指标，研究了单跳和多跳的能量有效性，得出了通信模式的选择取决于通道衰减系数的结论。考虑到单纯的单跳或多跳模式会引起网络能耗不均衡，提出了簇成员节点以一定概率在单跳和多跳间切换的混合通信模式。以典型的网络参数进行仿真，验证了混合通信模式在能量有效性和能耗均衡分配方面的优势。     

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议*

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。     

层次拓扑结构的无线传感器网络能量模型

能耗效率是无线传感器网络中非常重要的性能指标。为了提高网络能耗效率,研究无线传感器网络中的能量模型是非常必要的。针对无线传感器网络层次拓扑结构模型,根据传感器节点工作能耗特点和在网络中承担的不同角色,推导出普通传感器节点、簇头节点能耗模型;并对单跳和多跳两种传输方式的网络能耗以及能耗最小时的最优簇头数进行理论分析和计算,对比了不同传输方式的网络能耗。通过理论分析推导出网络能耗和最优簇头数公式,将为设计能量有效的无线传感器网络拓扑结构算法和通信协议提供指导和理论基础。     

基于CFSFDP聚类算法的WSNs高能效分簇路由算法

为进一步降低无线传感器网络在周期性数据收集过程中的能量消耗,提出一种基于CFSFDP聚类算法的能量高效分簇路由算法。算法首先采用CFSFDP聚类算法对网络分簇进行集中控制,使网络各簇得到均衡分布的同时能够降低网络中的控制包开销;其次在簇头、副簇头及中继节点的选举公式中增加动态权重因子保证数据传输的可靠性;最后在选择下一跳中继节点时加入簇内能耗因子使各簇能耗能够更加均衡地下降。仿真结果显示,该算法网络生存周期较LEACH、KBECRA、CHTD-M算法均有显著提高,表明改进算法在降低和均衡网络能耗上具有优越性。     

改进遗传算法的WSN节点最优路由选择策略

针对无线传感器节点数据传输过程中的能量消耗问题,为了提高节点数据传输实时性,提出一种改进遗传算法的无线传感器网络节点最优路由选择策略。根据无线传感器网络的拓扑结构将监测区域划分不同大小的簇,并根据节点剩余能量选择每一个簇的簇头节点,然后将簇头节点编码成遗传算法的个体,根据数据转发能量耗能和延迟时间构建个体的适应度函数,并通过模拟自然界生物进化过程中的选择、交叉、变异等操作,找到节点数据转发的最优路径,在Matlab 2012平台上对数据路由算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,相对其他路由选择策略,提出的路由选择策略不仅可以均衡各个传感器节点的剩余能量,而且大幅度减少了数据转发路由过程中的能量消耗和延迟时间。     

无线传感器网络能量均衡问题的研究

在使用无线传感器网络进行数据传输时经常会碰到网络空洞问题。为了避免网络空洞问题,提升无线传感器网络整体的使用寿命,我们提出一种基于网络划分的分簇路由算法。在该算法中,我们先将网络按照距离基站的距离划分为近距离和远距离两部分。在远距离节点中依据节点的邻居节点数目,剩余能量和距离基站距离选择簇首节点,进行分簇路由。仿真实验表明该算法在平衡节点能耗、提升网络生存时间等方面发挥了显著作用。     

基于网络编码的分簇传感器网络链路容错策略

许多紧急事件的应用对无线传感器网络的数据传输的可靠性有比较高的要求, 因此对传感器网络数据传输的容错性研究十分重要。传统的1+1数据保护的容错模式带来的额外负载较大地增加了传感器节点的能耗。提出了基于网络编码的分簇结构传感器网络链路容错策略,不仅可以实现对链路的容错,而且可以降低网络中转发的数据包数量,从而降低传感器节点的能耗。     

一种能耗均衡的WSNs层次路由协议研究

针对无线传感器网络(WSNs)的数据传输问题,提出一种能耗均衡的层次路由协议,根据节点与Sink节点的最短跳数将网络划分为规模不同的簇,利用簇规模的不同,抵消数据转发所消耗的能量,实现整个网络的能耗均衡,利用虚拟力原理构建簇,最后提出了簇首多跳传输方法,实现簇首间能耗均衡。实验结果表明:提出的路由协议与LEACH协议相比传感器网络节点剩余能量方差降低了55. 5%,大幅延长了传感器网络生存时间。