无线传感器网络中一种基于分簇的节点调度算法

本文研究m覆盖与连通的无线传感器网络中的节点调度问题,提出了一种两跳簇的概念,并在此基础上提出了一种新的节点调度算法.该算法可在不知道节点位置信息的情况下,将无线传感器网络中的所有节点较为均匀地指派到k(km)个不同的分组{0,1,...,k1}之中,且可同时保证每个分组中的节点具有全局连通性与较高的网络覆盖率.理论分析与实验结果表明,该算法具有比传统随机调度方法更好的节点调度性能,可更加有效地延长无线传感器网络的生命周期.     

无线传感器网络分布式成簇算法优化

能量异构问题在通信过程中会成为无线传感器网络不可避免的现象,为解决能量负载不均衡问题,对一种适用于能量异构环境的无线传感器网络分布式成簇算法进行改进。算法结合能量水平相对估计因子使高能量节点更易成为簇头;簇间通信时根据通信代价选择单/多跳方式,同时设置低能量的簇拒绝转发其他簇的数据以达到均衡能耗的目的。模拟实验结果表明,新算法能更好的均衡节点能量负载,其能量有效性得到了很大的提高。     

一种无线传感器网络定位问题中的分簇算法

本文提出一种用于平面无线传感器网络定位的分簇算法.首先,锚节点根据地理位置划分感知区域;然后,通过拓扑发现过程和锚节点问的信息交换,实现锚节点对周围网络拓扑的感知;最后,根据就近原则将所有未知节点分配到以锚节点为边缘的各个子区域中,而分配到各个子区域中的未知节.点和边缘的锚节点,则构成网络中的各个簇,并由每个簇的主节点保存本簇内全部拓扑信息.该算法可以实现多跳节点的分簇,并且具有较小的通信量,可用于多种基于分簇的分布式定位算法中,有助于解决大规模无线传感器网络的定位问题.仿真实验结果显示,在锚节点按网格分布和随机分布两种情况下,该算法都可以得到良好的分簇结果.     

一种节能的无线传感器网络路由协议的设计与实现

在无线传感器网络的路由协议中,基于簇的路由协议在拓扑管理、能量利用、数据融合等方面具有优势。本文针对目前已有协议能量消耗大、网络寿命短等问题,提出了一种能量感知的基于分布式簇算法的无线传感器网络协议EA-HEED。此协议改进了分布式的簇头选举算法,分配时分复用时隙并在簇头节点建立一棵路由树,从而提高簇头选举效率;设计了休眠冗余节点的簇内活动节点调度算法,减少能耗;采用考虑节点能量和节点与基站距离的簇头节点组织路由树方法、最小化网络开销以及能量负载平衡方法,优化路由协议,有效延长网络寿命。仿真结果表明,与LEACH和HEED协议相比,EAHEED协议可以进一步延长网络寿命。     

一种新的基于LEACH的WSN分簇协议

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%。但是,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成＂热区＂的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法（CEUC）。改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量。仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了无线传感器网络的节点能耗,延长了网络的存活时间。     

非均匀分布异构传感器网络动态多簇头成簇算法

延长网络寿命、提高监控质量是无线传感器网络成簇算法的重要设计目标,在对现有主要成簇算法进行研究的基础上,提出一种适应于节点非均匀分布环境下多级能量异构传感器网络的动态多簇头成簇算法.算法中,节点根据网络最优簇头数确定节点邻居感知半径.通过节点间的广播,每个节点获得感知半径内的邻居节点密度,节点根据邻居节点密度和节点当前能量确定节点成为主簇头的概率.根据主簇头的能耗,各簇独立判断是否选举辅助簇头以分摊主簇头的能耗.仿真结果表明,与现有主要成簇算法相比,新的成簇算法拥有更长的生存时间和更优的网络监测质量.     

一种新的基于LEACH的WSN分簇协议

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%.但是,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成" 热区"的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法(CEUC) .改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量.仿真实验结果表明,该路由协议有效地平衡了无线传感器网络的节点能耗,延长了网络的存活时间.     

多级能量异构传感器网络能量有效的路由算法

能量异构在无线传感器网络中普遍存在,由于多级能量异构无线传感器网络节点的初始能量在一定范围内随机分布,为了能有效地利用节点能量的异构性降低网络能耗、延长网络稳定周期,提出一种适用于能量异构环境的多级能量异构传感器网络能量有效的路由算法。节点根据其当前剩余能量与网络平均能量的比值决定其成为簇首的概率,通过调整节点的阈值,并基于此决定是否成为簇首,且在簇间采用多跳路由协议。仿真结果表明多级能量异构传感器网络能量有效的路由算法可以有效地均衡网络能量消耗,延长网络稳定周期。     

面向异构WSNs的基于能量感知的簇路由算法

有效地使用传感节点的能量,进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇路由是面向同构网络.为此,提出分布式能量感知的异构WSNs非均匀分簇路由DEAC(Distributed Energy Aware unequal Clustering)算法.DEAC算法是以EADUC(Energy Aware Distributed Unequal Clustering)为基础,并进行优化.与EADUC不同,DEAC算法从簇头竞选机制、簇间多跳通信中的下一跳转发节点的选择策略以及自适应的节点通信半径的设置三方面进行优化.在簇头竞选机制中,采用退避算法,利用节点的剩余能量以及邻居节点的平均能量设置延时时间;在选择下一跳转发节点时,建立节点的关于能量的度量函数,选择具有最大剩余能量的节点作为下一跳;而在设置节点通信半径时,考虑了距离、剩余能量以及邻居节点数信息.仿真结果表明,与EADUC协议相比,提出的DEAC算法能够有效地延缓第1个节点失效的时间,减少了能耗,扩延网络寿命.     

基于分簇算法能量优化的研究

分簇算法是有效解决无线传感器网络节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题的主要方法之一.分簇算法中簇群成员节点和簇首的通信方式与簇群的拓扑结构决定整个簇群的能量消耗速度.通过建立簇半径与能量消耗关系模型,基于不同的约束条件和优化目标,优化簇半径取值使网络能耗达到最小化.方法仿真结果表明选取适当的分簇半径能够减少网络的能量消耗,均衡网络负载,延长网络的生存期,对无线传感器网络的能量优化设计有一定的参考价值.     

基于异构Flink集群的节点优先级调度策略

Flink流处理系统默认的任务调度策略在一定程度上忽略了集群异构和节点可用资源,导致集群整体负载不均衡。研究分布式节点的实时性能和集群作业环境,根据实际作业环境的异构分布情况,设计结合异构Flink集群的节点优先级调整方法,以基于Ganglia可扩展分布式集群资源监控系统的集群信息为依据,动态调整适应当前作业环境的节点优先级指数。基于此提出Flink节点动态自适应调度策略,通过实时监测节点的异构状况,并在任务执行过程中根据实时作业环境更新节点优先级指数,为系统任务找到最佳的执行节点完成任务分配。实验结果表明,相比于Flink默认的任务调度策略,基于节点优先级调整方法的自适应调度策略在WorldCount基准测试中的运行时间约平均减少6%,可使异构Flink集群在保持集群低延迟的同时,节点资源利用率和任务执行效率更高。     

异构资源环境下Hadoop节点能力自适应调度算法

为了解决当前Hadoop集群在异构资源环境下固有的调度分配方法的不足,提出了一种基于节点能力的自适应调度算法NCAS（node capacity adaptive scheduling）。首先,NCAS算法根据节点性能、任务特征计算得到调度因子;然后,由调度因子确定各节点应分得的数据量与任务槽数;最后,将数据和任务多分给快节点同时少分给慢节点。实验结果表明,与传统的调度算法相比,NCAS算法大幅度减少了备份任务的启动数量,明显减少了作业完成时间,提升了任务执行效率。     

基于能耗量化传导的WSN路由探测算法

为了降低无线传感器网络(WSN)路由节点的能量损耗,提高网络的寿命周期,需要进行路由节点的优化分布设计。传统方法采用CSMA/CA有限竞争的信道分配模型进行WSN的路由探测算法设计,实现能量均衡,在节点规模较大和干扰较强时,节能的能耗开销较大。提出一种基于能耗量化传导的WSN路由探测算法,首先建立WSN的分簇能耗调度模型,以能量控制开销、丢包率、传输时延等为约束参量指标进行路由探测的控制目标函数的构建,然后采用路由冲突协调机制进行能耗量化分配,结合WSN传输信道的能量传导均衡模型实现WSN路由的优化探测和WSN节点的优化部署。仿真结果表明,采用该方法进行WSN路由探测设计时网络的能效较高,传输时延和误码率等参量指标的表现优于传统方法。     

基于均衡分簇的无线传感器网络压缩数据收集

应用压缩感知（CS）理论结合稀疏随机投影的无线传感器网络（WSN）压缩数据收集（CDG）可以大大减少网络传输的数据量。针对随机选择投影节点作为簇头来收集数据导致网络整体能耗不稳定和不平衡的问题,提出两种平衡投影节点的压缩数据收集方法。对于节点分布均匀WSN,提出基于空间位置的均衡分簇法：首先,均匀划分网格;然后,在每个网格选举投影节点,依距离最短原则成簇;最后,由投影节点收集簇内数据到汇聚节点完成数据收集,从而使得投影节点分布均匀、网络能耗均衡。对于节点分布不均匀的WSN,提出基于节点密度的均衡分簇法：同时考虑节点的位置和密度,对节点数量少的网格不再选择投影节点,将网格内的少量节点分配到邻近的网格,从而平衡网络能量,延长网络寿命。仿真结果表明,与随机投影节点法相比,所提的两种方法的网络寿命均延长了25%以上,剩余节点数在网络运行中期均能达到2倍左右,具有更好的网络连通性,显著提高了整个网络的生命周期。     

基于声誉机制的传感器网络节点安全定位算法

针对传感器网络中的节点安全定位问题,提出一种基于声誉机制的安全定位算法。算法引入信标节点的相互监督机制,使用Beta分布来表示更新和整合信标节点的声誉值,通过簇头节点来收集并判断哪些信标节点是信誉值高的可信节点,并应用声誉模型来排除提供错误定位信息的恶意信标节点,提高了恶意信标节点的检测率,减少了定位误差,提高了定位系统的鲁棒性;通过仿真实验详细分析了定位算法的有效性和鲁棒性,所提算法适用于分布式传感器网络节点实现自身定位,且在定位精确性和安全性方面都有很大提升。     

HDEEC：面向异构网络的一种基于簇路由协议

有效地使用传感节点的能量进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇方案是面向同构网络.为此,面向异构网络,提出基于簇的分布式能量有效路由HDEEC(heterogeneous WSN distributed energy-efficient clustering)协议.HDEEC协议首先提出异构网络模型,考虑了普通节点、特优节点和超特优节点三级能量节点;然后,提出能量消耗模型;最后依据这两个模型,提出了簇头选择方案.HDEEC协议以平衡、有效方式动态改变节点被选为簇头的概率.仿真结果表明,提出的HDEEC协议能够有效延长网络寿命,比DEEC、DDEEC的网络寿命分别提高了72％、68％.     

固定簇的LEACH半径自适应簇头改进算法

针对无线传感器网络路由协议LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)算法中簇头选择不合理以及节点能耗不均的缺点,提出了一种基于LEACH的节能算法LEACH-RA.所有节点分为固定的簇,簇内节点根据所处簇的半径进行自适应的选择簇头.通过NS2仿真证明了改进后的协议有效...     

一种多线程计算程序的机群移植方法

机群并行化应用程序的用户接口和编程方式多种多样，常常令用户望而却步，该文详细了一种从程序的目标代码着手，以ELF格式可执行文件PLT表项重定位为基础，利用多线程程序自身的并发和同步特征，让线程中的计算负载分布到机群各节点的移植技术，为用户提供透明的机群并行机制，提出并讨论了相应的Master-Worker(Task-Farming)计算通信模型以及调度策略，最后，通过实现该移植技术，分析基于BLAS库多线程矩阵乘法程序移植后的运行结果，验证了该模型的可行性和效率。     

Performance‐based parallel loop self‐scheduling using hybrid OpenMP and MPI programming on multicore SMP clusters

Parallel loop self‐scheduling on parallel and distributed systems has been a critical problem and it is becoming more difficult to deal with in the emerging heterogeneous cluster computing environments. In the past, some self‐scheduling schemes have been proposed as applicable to heterogeneous cluster computing environments. In recent years, multicore computers have been widely included in cluster systems. However, previous researches into parallel loop self‐scheduling did not consider certain aspects of multicore computers; for example, it is more appropriate for shared‐memory multiprocessors to adopt Open Multi‐Processing (OpenMP) for parallel programming. In this paper, we propose a performance‐based approach using hybrid OpenMP and MPI parallel programming, which partition loop iterations according to the performance weighting of multicore nodes in a cluster. Because iterations assigned to one MPI process are processed in parallel by OpenMP threads run by the processor cores in the same computational node, the number of loop iterations allocated to one computational node at each scheduling step depends on the number of processor cores in that node. Experimental results show that the proposed approach performs better than previous schemes. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于能量优化的无线传感器网络动态分簇目标跟踪

针对无线传感器网络动态分簇目标跟踪中的数据碰撞与簇首选择过程导致能耗过高问题,提出一种基于能量优化的无线传感器网络动态分簇方法。首先,构建时分竞选传输模型,主动避免动态簇内数据碰撞,降低节点能耗;然后,基于能量信息与跟踪质量,提出能量均衡的最远节点调度策略,优化簇头节点调度;最后,根据加权质心定位算法,完成目标跟踪任务。实验结果表明：在节点随机部署的环境下,所提方法对于非线性运动目标的平均跟踪精度为0.65 m,与多目标跟踪动态簇员选择方法（DCMS）相当,比分布式事件定位动态分簇目标跟踪算法（DELTA）提高了45.8%;能量消耗方面,与DCMS和DELTA相比,所提方法的动态跟踪簇能量消耗有效降低了61.1%,延长了网络寿命。