一种无线传感器网络的能耗平衡覆盖模型

针对无线传感器网络节点能量有限、最小覆盖方法能耗不均衡的问题,该文提出了一种能耗平衡的连通覆盖模型,并对模型进行了分析与仿真。模型利用Voronoi划分和Delaunay三角剖分对传感器网络进行分割,判别重复覆盖目标区域的冗余传感器节点,采用节点到sink点的跳数对节点分层,进而提出选择休眠节点的方法。仿真结果表明,由模型建立的非最小连通覆盖集所导出的无线传感器网络,能够平衡节点能耗、使用优化路由、减弱路由关键点的影响。     

基于定向扩散的最小连通支配集构造算法

针对区域覆盖算法未考虑节点的通信梯度问题,利用定向扩散路由在构造以sink节点为根的有向路由树时形成的递增梯度序列,提出了一种基于定向扩散的最小连通支配集构造算法.在路由信息扩散的同时逐级挑选出互不相邻的传感器节点构造出一个最大支撑集,然后在相邻层次的支撑集节点间寻找中间节点将独立集节点连通起来,最终得到一个近似的最小连通支配集.理论及仿真实验结果表明,该算法构造的连通支配集最小且计算耗时少,能多重有效覆盖热点区域,从而延长无线传感器网络的寿命.     

基于极大独立集的最小连通支配集的分布式算法

全网范围的广播在无线传感器网络和移动自组织网络中有着广泛的应用.为节省网络资源,减少冗余转发节点成为广播中需解决的关键问题.广播过程中最小化参与转发节点数问题与图论中求解最小连通支配集问题等价,而在任意图中求解最小连通支配集是NP完全问题.本文基于极大独立集,提出了一种求解最小连通支配集的分布式算法(MISB),并证明了算法的正确性.仿真结果表明,使用该算法能得到较小的连通支配集,从而有效减少网络广播过程中的转发节点数,大大节省了网络资源.     

连通支配集算法及其改进

无线传感器网络中通常利用连通支配集以形成虚拟骨干网进行分层次的路由.分析现有的几种去冗余分布式连通支配集构造算法,针对它们冗余度大,计算复杂,提出了一种改进的连通支配集构造算法,利用节点的度以及编号构成的集合取代节点编号作为节点的权值,采用DRN算法的节点覆盖思想,并扩展为当遇到闭合环路的情况下,采用保留闭合环路中权值大的节点去冗余的方法,在保证整个网络连通的情况下减少了连通支配集节点的总数.最后通过Matlab仿真分析,证明了算法的有效性.     

基于图论方法的光通信网络关键节点确定

为提升网络连通性能，对基于图论方法的光通信网络关键节点确定方法进行研究。依据图论方法建立光通信网络图论模型，利用自适应蚁群算法，求解图论模型，获取节点间的最优路径，优化光通信网络；利用基于局部中心性的关键节点确定算法，按照局部中心性指标选择网络初始点覆盖集，并剔除该点覆盖集，以迭代方式，选取令网络连通节点对提升最小的节点，将其回添至优化网络内，以点覆盖集内节点符合待剔除关键节点数为止，完成光通信网络关键节点确定。实验证明：该方法可有效优化光通信网络，提升网络连通性能；在无向无权与无向加权网络时，该方法均可精准确定关键节点，选择局部度和中心性指标作为关键节点确定的局部中心性指标，可提升关键节点确定精度。     

基于最小覆盖的多点中继集及其选择算法

多点中继广播机制是无线mesh网络中一种高效的广播方法.但由于不同1跳邻居节点对相同2跳邻居节点的重叠覆盖,当前基于图论最小控制集理论的多点中继集易造成无线资源的浪费.定义一种使网络中重叠覆盖数量最少的多点中继集,并提出选取这样的多点中继集的快速启发式算法.通过仿真结果证明使用重叠覆盖数量最少的多点中继集能够有效利用无...     

考虑通信质量的网络最小主控集生成算法

无人移动平台无线ad hoc网络在实际应用中经常会出现由于电磁环境、干扰等因素导致通信质量不稳定的情况,在上述条件下传统的基于节点覆盖度的最小主控集(MCS)生成算法难以获得具有较好稳定性、健壮性的最小主控集.为此,提出了一种考虑通信质量的网络最小主控集生成算法,将链路的通信质量纳入网络最小主控集构造的考虑因素,使网络拓扑与链路通信质量特性保持一致;并通过对候选节点集及拟覆盖节点集的压缩,有效控制了网络最小主控集的节点数目.仿真表明,对敏感于通信质量的应用,该算法较基于节点覆盖度算法能取得更好效果.     

无线传感器网络中一种能量均衡的基于连通支配集的数据收集算法

采用连通支配集来构建虚拟骨干可以减轻无线传感器网络的广播风暴问题.目前已有大量工作通过构造最小连通支配集形成网络虚拟骨干来进行高效数据收集.然而,最小连通支配集并不能有效均衡节点的能量耗费,导致网络生命周期较短.提出了一种能量均衡的基于连通支配集的分布式算法EBCDS来进行数据收集,通过选择能量水平和度均比较大的节点组成连通支配集,支配集中的节点组成一个规模不大但具有较高能量水平的网络骨干.网络中的所有数据沿骨干在较小的寻路空间中转发,能够节省节点能量,使骨干节点不会因为能量不足而过早死亡.理论分析表明,EBCDS能以O(nlogn)的消息复杂度构造连通支配集,仿真实验表明,EBCDS能有效节省节点能耗并延长网络生命周期.     

一种混沌萤火虫算法的WSN节点分布优化研究

针对无线传感器网络节点分布优化问题,提出了一种有效的混沌萤火虫优化算法。在保证节点相互连通的前提下,建立了无线传感器网络对目标区域覆盖的数学模型,并将节点分布优化问题转换为求解函数最大值问题;利用萤火虫算法优越的寻优能力来实现最优的网络节点分布,并引入立方映射混沌算子来提高算法的局部搜索能力和保持种群的多样性。通过标准函数测试与无线网络覆盖优化仿真对所提算法进行了验证,结果表明:与其他算法相比,所提算法能够较好地跳出局部最优的束缚,具有优化效果佳、稳定性好、鲁棒性强的优点,能够满足无线传感器网络节点分布优化的要求。     

面向移动目标的传感器网络覆盖质量度量与优化

以移动目标跟踪为应用背景,进行无线传感器网络覆盖质量度量与优化方法研究.面向移动目标栅栏覆盖,基于离散化网格划分思想,以曝光度为性能指标,提出基于图论的最小曝光路径搜索方法;基于最小曝光路径,提出递增式多步栅栏覆盖优化算法;并对覆盖度量与优化方法的性能进行仿真分析.实验结果表明,该方法适用于任意的节点分布、感知模型、网络特征及目标移动路径,降低了为满足特定覆盖质量要求而部署的节点数量,从而显著降低网络成本.