基于传输范围覆盖的无线传感器网络广播算法

广播在无线传感器网络中具有广泛的应用.泛洪广播虽然简单,但极为耗能.基于概率、基于计数以及基于位置等广播算法不使用任何邻节点信息,简单但性能改善有限.MPR以及多数基于连通支配集的广播算法利用2-hop邻节点信息计算转发节点集,虽然获得了较好的性能,但需更多的通信开销以获取和维护2-hop邻节点信息.为减少转发节点并节约通信开销,较好的实现无线传感器网络广播,本文利用1-hop邻节点信息提出了一种基于传输范围覆盖的广播算法TRCB.算法的主要思想是如果发送节点U的1-hop邻节点V被U和不包括节点V的其余1-hop邻节点集S覆盖,则节点V将不参与转发.分析与仿真表明,TRCB有效减少了冗余转发节点,从而节约了无线传感器网络能耗;并且利用1-hop邻节点信息,具有通信开销小、适应网络拓扑变化的特点;且其性能优于同样利用1-hop邻节点信息的边缘转发算法EFB.     

不可靠通信环境下无线传感器网络最小能耗广播算法

在实际的通信环境中,由于噪声、报文冲突、信号衰减等因素的影响,无线传感器网络节点间信息交换往往是不可靠的.广播是无线传感器网络中广泛使用的操作,如何在不可靠通信环境下实现能量高效的广播算法,对提高整个无线传感器网络的性能具有重要的理论和应用价值.研究了不可靠通信环境下的无线传感器网络最小能耗广播问题,首先,分析了相邻节点之间最小能耗通信模型,并给出了保证节点接收概率不低于P^*的最优发送半径;然后,讨论了多跳转发策略与节点位置信息之间的关系.在此基础上,提出了一种基于PSO的最小生成树广播算法,通过优化各节点的发送半径,在保证所有节点都能以不低于P^*的概率接收到广播数据包的前提下,实现广播操作的总能耗最小.实验结果表明：所提出的广播算法不仅可使每一个节点的接收概率不小于P^*,而且广播总能耗比改进后的BIP算法要小,具有较好的性能.     

粮情监测系统传感器网络的混合路由算法

无线粮情监测系统传感器节点的立体晶格结构提供了有效的位置信息,针对LEACH协议簇内单跳能耗不均衡的问题,提出了一种O(n)复杂度的混合路由算法,该算法以网络能耗均值为阈值确定多跳节点,根据网络能耗均值和最低转发能耗选择最佳转发节点。仿真实验表明该混和路由算法降低了能耗方差,延长了网络生存时间,适用于无线粮情监测系统。     

一种节能的基于定位的传感器路由算法

基于定位的无线传感器路由算法普遍存在节点能耗过快及能耗不均衡的问题。借鉴SELAR算法的思想,提出一种节能的定位路由算法EELAR。该算法通过选取转发代价最小节点作为中继节点实现数据转发,而转发代价由节点位置和能耗综合计算得出。针对能耗问题,该算法还引入了睡眠机制,节点根据自身能耗随机睡眠。实验证明,该算法使无线传感器网络能耗更均衡,能有效延长整个网络的生存时间。     

高密度且信号涵盖范围不规则的WSN广播算法研究

广播在无线传感器(WSN)协议中有着广泛的应用,但简单泛洪广播将带来广播风暴问题,在节点稠密的网络中尤为严重.借鉴DCB(double-covered broadcast)算法的节点双重覆盖思想,提出适合在节点高密度且信号涵盖范围不规则无线传感器网络的改进广播算法,简称为SDCB(sensor double-covered broadcast)算法.算法考虑在节点间不对称链路存在情况下,有效利用局部邻居节点信息减轻广播风暴,使广播有效进行,同时考虑低能量节点的处理来平衡网络耗能.最后在NS2平台上对SDCB算法进行仿真,并与DCB算法进行分析、比较.仿真结果表明,SDCB算法有较高的广播送达率、较低的节点转发率以及较低的广播时延.     

基于中继节点的多跳CR Ad Hoc网络广播算法

针对避免广播冲突的CR Ad Hoc网络的分布式广播协议广播成功率低和基于选择性广播信道集的低延迟广播算法广播冲突率高的问题，提出基于中继节点选择的多跳CR Ad Hoc网络广播算法。根据节点可用信道集的大小和基于邻居度的转发概率选取中继节点，并对相应中继节点的可用信道集随机左移，在保证一定广播成功率、广播时延和广播冲突率的前提下，降低节点转发率，减少网络中的冗余信息；建立综合评价函数对广播算法的综合性能进行了定量分析；给出广播冲突概率推导。仿真结果表明，该算法与分布式广播协议相比，提高了广播成功率，降低了广播时延；与低延迟广播算法相比，降低了节点转发率和广播冲突概率。根据综合评价函数，该广播算法的综合性能更好。     

无线传感器网络节能分簇路由协议改进

有效地降低能耗,延长网络生存时间一直是无线传感器网络的研究热点.分析了LEACH协议并提出一种改进算法,该算法通过控制网络内冗余节点休眠,采用中转节点转发较远节点的监测信息,以减少网络中的冗余节点个数和簇首的数据通信量.仿真结果表明:新算法能有效节约网络能量,平衡节点能耗,延长网络生存时间.     

无线传感器网络中基于多属性决策的数据转发算法

如何在严格的能量约束下均衡传感器节点能耗、延长网络生存时间是无线传感器网络数据转发研究中的一个难题.利用多属性决策理论提出了一种基于多属性决策的数据转发(multiple attribute decision making based data forwarding, MadmDF)算法来解决该问题.MadmDF算法综合评价备选数据转发节点的属性信息,从中选择最优邻居节点进行数据转发,使网络数据流量得到了合理的分配,从而均衡了网络能耗,延长了网络生存时间.仿真结果表明该算法与同类数据转发算法相比具有一定优越性.     

移动传感网中基于密度和距离的概率广播算法

广播是移动传感器网络(mobile wireless sensor networks)中最基本的信息传播方式,但现有的广播算法在广播时需要大量中间转发节点,造成大量消息冗余转发,从而导致能量浪费.因此提出一种基于节点密度和距离的概率(broadcasting algorithm named node density and distance-based probability,NDDP)广播算法.该算法平均转发率为5S/(Nπr~2),这里S为网络区域面积,N为网络节点总数,r为通信半径.理论分析得出该算法的平均广播接收率超过95%.ns-2模拟结果表明平均广播接收率达到92%以上,并且网络节点密度越大算法的转发率越低,越节能.模拟实验结果表明NDDP算法无论在稳定性方面还是在节能性方面均优于Smite和Sidewinder中的广播算法.     

低开销的无线传感器网络下行路由协议

下行路由是无线传感器网络路由的一个重要组成部分.利用分布式编址算法为每个节点分配一个下行地址,在转发下行报文时,中间节点利用目的地址即可确定下一跳节点,从而可以通过单播转发实现基站到单个传感器节点的下行通信.在TinyOS上实现了编址算法和下行路由,仿真结果表明和基于广播转发的下行路由协议相比,该协议可以大幅减少报文转发次数,降低了路由开销.同时,因为减少了通信冲突,该下行路由协议对上行数据传输的影响也较小,适合那些既需要上行通信也需要频繁进行下行通信的无线传感器网络使用.