高能量节点驱动的按需距离矢量路由协议

无线自组织网络中的按需距离矢量路由协议(AODV)没有考虑到能量消耗的均衡性和网络生命期的问题。针对AODV的这一缺点,提出了一种高能量节点驱动的AODV协议(HN-AODV)。此协议将高能量节点驱动的策略应用于按需路由发现过程,尽量选择能量较高的节点来承担转发任务,以此来平衡网络能耗。仿真结果显示,HN-AODV在基本不降低数据传输性能的前提下,显著提高了网络生命周期。这种高能量节点驱动的方案同样可以运用在其它类似的反应式路由协议中。     

WSN中SPIN路由协议的改进

无线传感器网络在实时应用中存在节点能量有限、数据传播延时大等问题。为此,提出一种改进的SPIN路由协议。通过比较最小跳数的数目控制数据的传播方向,选择一条到达Sink节点实时性能最优的路径。仿真结果显示,改进协议可以减少传输过程中数据包的数量,降低网络能耗,延长网络生命周期。     

一种基于剩余能量和负载的AODV路由协议

移动自组网中的按需距离矢量路由协议(AODV)是基于最小跳数的,没有考虑能量消耗均衡及网络生命周期的问题,造成某些节点过早死亡。针对这一问题,提出了一种基于剩余能量和节点缓存队列负载的路由协议,有效地避免了能量较低和负载较重的节点参与路由。仿真实验结果表明,所提出的新协议有效地减少了端对端平均延时,延长了网络生命周期。     

可重构网络中基于相似度的自适应路由算法研究

传统IP网络中采用了基于IP地址的路由协议,而各种实时应用程序的出现,对网络性能提出了更高的要求。为了使各个节点在网络拓扑结构发生变化时仍能正确传输消息,提出了一种在可重构网络中使用的路由算法。该算法以内容中心网络中的发布／预订系统为原型,通过在代理节点之间发送查询请求和匹配响应消息,基于代理节点的相似度来确定消息传输的下一跳节点,同时避免了网络产生环路。实验表明该算法可以减少传输延时和跳数,具有动态性、实时性的特点。     

基于分区的能耗均衡路由协议

为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议.该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应".仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量.     

基于增加稳定时间的Ad Hoc网络路由协议设计

对Ad Hoc网络现有的最基础的路由协议作了简单介绍,在按需式距离矢量路由协议(AODV)的基础上,结合移动预测的概念及一跳备份路径的思想提出一个新的路由协议稳定性按需距离矢量路由协议(SAODV),该协议在路由发现的过程中牺牲最短路径的情况下,保证了路由产生后的最大稳定性,这在Ad Hoc网络节点无规则的状态下显得无比重要,随后在路由维护中引入了两跳路径的概念,在断开的两节点间通过移动预测选择两跳路径使路由重连,从而减少整条路由重新选择的延时。     

基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议

近年来,水下物联网和海洋物联网已经成为一个热门的研究方向,水声传感器网络路由协议作为海洋物联网的重要组成部分也得到研究人员的广泛重视。因此在HH-VBF协议的基础上,提出一种基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议——ES-HH-VBF协议。ES-HH-VBF协议在保留了将下一跳节点的位置信息作为计算节点转发因子的参考值的基础上,引入了节点剩余能量改进节点转发因子的计算方式,以此来均衡网络中的能量消耗;并且还将预设的距离阈值由HH-VBF协议中的固定值改为根据节点剩余能量变化的动态值,从而可以动态地控制数据冗余。为了验证ES-HH-VBF协议的性能,在水下传感器网络仿真器Aqua-Sim上对HH-VBF协议和ES-HH-VBF协议的性能进行了对比分析。仿真结果表明,随着节点发包间隔的增加,ES-HH-VBF协议的包传递率比HH-VBF协议的包传递率高4.2%左右,网络平均时延比HH-VBF协议低11.3%左右,网络平均能耗比HH-VBF协议低8.2%左右。通过对ES-HH-VBF 协议和HH-VBF协议的仿真实验分析可知,ES-HH-VBF协议在提高数据包传递率、降低平均能耗和降低平均延时方面具有较大优势。     

MIMO多跳簇结构无线传感器网络的路由算法及其能耗研究

由于分层簇结构协议能有效地解决无线传感器网络的能耗问题,文中针对基于MIMO的多跳簇结构无线传感器网络,提出了一种基于距离矢量的改进路由算法,同时在J-sim仿真平台上进行了相应的仿真,从而证明了改进路由算法的有效性。另外也证明了该系统的节点能耗特点和MIMO技术对降低系统能耗所具有的一定作用,但在低信噪比时其效果不明显。     

基于层级的水下传感器网络自适应地理路由协议

针对水下传感器网络(UWSN)需要专门的路由协议满足适应性、鲁棒性、高能效和能量均衡等要求, 提出了基于层级的UWSN自适应地理路由协议LB-AGR, 不同流量采用不同路由决策, 根据节点层级、剩余能量、节点密度和位置信息, 为候选下一跳节点计算复合转发因子, 从而确定最佳路由, 并将上行流量单播传送, 减少了碰撞和能耗。仿真表明, LB-AGR在降低能耗、缩短端到端延时的同时, 延长了网络生存期。     

一种适合太赫兹纳米传感网的多跳路由协议

无线纳米传感器网络是一种新型的传感网,网络中的纳米节点可以在太赫兹带通信。目前对太赫兹纳米传感网的研究主要集中在物理层,而对路由协议方面的研究较少,因此提出一种基于网络状况的多跳路由协议。该协议限制了候选节点的区域,保证多跳转发的方向;考虑了太赫兹信道的特性,建立链路代价函数以权衡传输能耗、信道容量和传输距离;以一定的概率在多个代价最优的节点中选择下一跳节点,从而延长网络的生存期。仿真结果表明,所提出的路由协议具有吞吐量大和能耗低的特点,适合作为太赫兹纳米传感器网络的路由协议。     

一种保障时延的簇间路由协议的节能高效研究

在无线传感器网络的簇间路由协议中,簇头单跳或者多跳通信,都会导致簇头能量消耗不均衡。为了均衡能量消耗,新的协议在LEACH-C协议基础上,引入一个有关距离的阈值,若簇头距离基站的距离小于该阈值,则进行单跳通信;若簇头距离基站的距离大于该阈值,则进行多跳通信,同时提出一种保证时延的簇间多跳路由协议（Distance and Delay Based Cluster Routing Protocol）DDCR协议。经过仿真实验,验证了该方法的可实现性,有效地降低了簇头节点的能量消耗,均衡了网络负载。     

UWSNs中基于深度的抑制空洞路由优化算法

针对传统的水下无线传感器网络(UWSNs)的位置路由存在路由空洞问题,提出了基于深度的抑制空洞路由(DSVR)的UWSNs路由协议.DSVR协议通过融合跳数、物理距离和邻居数多个指标决策路由.为了提高通信可靠和缓解路由空洞,DSVR协议选择具有最小跳数路径、最少邻居数的节点作为下一跳转发节点.同时,DSVR协议利用定时器抑制冗余数据包.仿真结果表明:提出的DSVR协议能有效地提高数据包传递率,并降低端到端传输时延以及能耗.     

无源感知网络中能耗和延迟平衡的机会路由协议

部署于野外的感知网络在应用时广泛存在节点能量不足的问题,而新型的使用能量收集技术的节点可以通过周期性地从环境中获取能量来延长网络的生存周期.因此,针对使用能量收集型节点的无源感知网络,能耗不再像有源节点网络那样成为制约网络性能最关键的因素.综合考虑能耗和延迟,可以在使节点获得较长生存周期的同时提高数据到达基站的速度.针对现有应用于无源感知网络的路由协议大多不能兼顾能耗和延迟性能的问题,提出了能耗和延迟平衡的机会路由协议（balance of energy and delay opportunistic routing protocol,简称EDOR）.该协议通过分析节点通信过程来估算节点的预期能耗值,使得节点选择令自己能耗较低的邻居节点作为转发候选.在最终确定转发节点时,该协议通过结合候选节点下一跳邻居节点的占空比信息来进行决策,使得发送节点选择能够更快将数据转发出去的候选节点来降低延迟,从而实现能耗和延迟性能的平衡.最后,该协议还通过设计退避策略来实现转发节点的单一性,减少机会路由过程中产生的不必要的数据包副本数量.     

基于模糊神经网络的稳定AODV协议改进方案

车载自组网的重要特征之一是节点的高移动性。针对节点的自由移动导致链路频繁断裂这一问题,在路由协议中选择稳定链路进行数据传输尤为重要。提出了一种具有链路稳定性的按需距离矢量路由协议（AODV）改进方案,即GF-AODV（AODV with GASA FNN）。该方案在路由发起和选择阶段,使用模糊神经网络对节点信息进行计算,得到节点稳定度以评估链路质量,并均衡考虑链路稳定性与跳数,选出稳定且跳数较小的路径。在路由维护阶段,针对实际环境使用遗传模拟退火算法对模糊神经网络的参数进行实时优化,以确保计算出的节点稳定度符合实际情况。实验表明,GF-AODV相对于AODV在平均时延、包投递率、路由开销等方面均有所改善。     

事件驱动型无线传感器网络MAC协议研究

提出一种应用于事件驱动型无线传感器网络的ED-MAC协议。该协议定义了网络的2种状态(常规态和事件态),为常规态的簇内数据采集和簇头汇报设计了不同的TDMA机制,事件态时采用预约机制对中继转发链路节点进行逐跳预约。实验结果表明:ED-MAC协议相比S-MAC协议具有能耗低、传输延时短的特点。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中利用分簇技术,簇首到Sink节点通信采用多跳路由方式容易引起"能量空洞"的问题,提出了基于最小生成树的非均匀分簇路由协议.该协议在簇首选举阶段,以节点剩余能量、节点度、节点能量消耗速度为权重计算簇首竞争等待时间,选用簇首竞争等待时间小的节点为簇首,以均衡能量;簇形成后,以剩余能量、簇间的距离和能量消耗为参数构建基于最小生成树的最优传输路径通过多跳方式将数据发送到Sink节点.仿真结果表明,该路由协议能有效均衡能耗,延长网络生命周期,延缓"能量空洞"的形成.     

多跳无线局域网中的QoS路由(MQR)协议

针对多跳无线局域网(MWLAN)的带宽受限以及网络拓扑动态性等特点,本文提出了一种优化的多跳无线局域网QoS路由(MQR)协议,该协议提出的节点生成树算法可以根据移动节点和AP之间的跳数以及节点剩余能量组织MWLAN的树形网络拓扑;同时,该协议改进了传统的节点剩余带宽估计算法,使得网络节点可用带宽估计更加精确,在寻路过程中根据节点可用带宽信息为数据流提供软状态QoS保证.仿真结果表明,MQR协议可以有效的降低平均寻路确认时延并提高网络带宽利用率,同时,寻路开销和平均端对端分组时延也得到较好的控制.     

Performance evaluation of tree based data aggregation for real time indoor environment monitoring using wireless sensor network

A fundamental challenge in the implementation of Wireless Sensor Network is to reduce packet loss when channel bandwidth is limited and the energy of sensor is finite. In this paper, a suitable solution is provided for controlling packet loss through tree-based data aggregation and routing. From this perspective, a binary tree-based data aggregation and routing has been proposed which can reduce packet loss and energy dissipation which occurs due to unsuccessful packet delivery. Simulation result using NS-2 shows that binary tree-based data aggregation reduces packet loss up to 63.1% compared to cluster based protocol LEACH, up to 26.5% compared to chain based protocol PEGASIS. Moreover binary tree based data aggregation out performs both LEACH and PEGASIS with respect to the parameters end to end delay, packet delivery ratio and total energy consumption. Our proposed architecture integrates sensor network, mobile device, Access point and Cloud services as a single unit for real time monitoring. An experimental analysis of the proposed approach for indoor environment monitoring is carried out in the university laboratory to evaluate the performance in terms of time and energy consumption.

     

Energy efficient and QoS based routing protocol for wireless sensor networks

The increasing demand for real-time applications in Wireless Sensor Networks (WSNs) has made the Quality of Service (QoS) based communication protocols an interesting and hot research topic. Satisfying Quality of Service (QoS) requirements (e.g. bandwidth and delay constraints) for the different QoS based applications of WSNs raises significant challenges. More precisely, the networking protocols need to cope up with energy constraints, while providing precise QoS guarantee. Therefore, enabling QoS applications in sensor networks requires energy and QoS awareness in different layers of the protocol stack. In many of these applications (such as multimedia applications, or real-time and mission critical applications), the network traffic is mixed of delay sensitive and delay tolerant traffic. Hence, QoS routing becomes an important issue. In this paper, we propose an Energy Efficient and QoS aware multipath routing protocol (abbreviated shortly as EQSR) that maximizes the network lifetime through balancing energy consumption across multiple nodes, uses the concept of service differentiation to allow delay sensitive traffic to reach the sink node within an acceptable delay, reduces the end to end delay through spreading out the traffic across multiple paths, and increases the throughput through introducing data redundancy. EQSR uses the residual energy, node available buffer size, and Signal-to-Noise Ratio (SNR) to predict the best next hop through the paths construction phase. Based on the concept of service differentiation, EQSR protocol employs a queuing model to handle both real-time and non-real-time traffic.