基于滑模变结构的WSNs跨层拥塞控制算法

针对具有传输控制协议（TCP）传输机制的无线传感器网络（WSNs）节点拥塞问题,在传输层的基础上结合物理层的信噪比（SNR）参数来估计信道状况,不断调整传输模型,实现跨层控制。此跨层方法改变了以往的单层拥塞控制方法,充分利用了WSNs层与层的协作关系,并用基于自适应趋近律的离散滑模控制结构模型作为控制器,过程简单且易于实现。仿真结果表明：该跨层拥塞控制方法具有响应速度快、延迟小、鲁棒性好等特点。     

基于模糊认知图的智能配电网WSNs实时性与可靠性优化研究

为了降低智能配电网事故,提高智能配电网无线传感器网络（WSNs）数据通信的可靠性与实时性,探索了一种基于模糊认知图的智能配电网WSNs数据通信建模与控制的方法。首先,定性分析影响智能配电网WSNs数据传输的性能指标的主要因素,构建模糊认知图模型,根据网络环境的变化利用数学方法表达网络节点各概念顶点之间的因果关系;然后,再利用模糊认知图的方法进行推理,获得动态决策路由路径和调整网络参数的控制变量值;最后,对本文方法进行仿真实验,对数据传输性能进行了测试分析。实验结果表明所提出的方法可为智能配电网WSNs数据传输提供良好的QoS（服务质量）。     

一种基于多波束转换天线的WSNs跨层集成协议

针对无线传感器网络中(WSNs)随Sink节点位置移动带来的网络连通、能耗等问题,提出一种采用多波束转换天线的跨层集成协议(IMRPSB),协议充分利用了多波束转换天线优势,并将MAC层与路由层层间融合.利用移动Sink节点场景模型进行仿真,结果表明:IMRPSB在保证网络连通性的同时,提高了网络的寿命,增强了网络性能.     

基于遗传算法的WSNs多路径路由优化

对WSNs的拓扑结构进行分析,建立其路由网络模型,结合遗传算法基本原理,提出了一种求解WSNs最优多路径路由算法。该算法采用可变长度染色体编码,采取选择、交叉和变异操作,充分利用基站的信息资源和强大功能,全局优化了WSNs多路径路由。仿真结果表明,该优化机制有效延长了WSNs的生命周期,改善了网络性能。     

基于协作传输的大范围WSNs能耗均衡分簇算法

由于大范围无线传感器网络（WSNs）节点的数量巨大,网络的能量消耗极不均,提出一种基于协作传输的分簇算法—EBBMCC—LS算法。该算法在保证网络均匀分簇的前提下,能保证网络中簇头节点的均匀分布,在簇间通信时加入协作传输策略,传感器节点之间通过协作传输构成虚拟多天线系统,改善系统性能,解决了大范围WSNs中的能耗不均现象。实验验证：该算法能够均衡大范围WSNs中的能耗,延长网络寿命,可促进大范围WSNs应用的推广。     

基于单跳通信的802.15.4 WSNs数据传输可靠性优化

针对802.15.4 WSNs数据传输可靠性优化问题,提出了一种基于单跳通信的信道竞争算法模型。基于模型的数学推导,研究了MAC层数据包传输可靠性的影响因素,然后建立了可靠性性能指标的数学分析式。最后研究了协议参数minBE、NB和N对可靠性的影响,并分析了参数配置对信道接入失败和重传次数的影响。研究表明,相对于无休眠态的信道竞争算法,在网络规模较大时可靠性提高了94.5%。提出的算法模型能够有效改善数据传送的可靠性性能。     

无线网状网多业务QoS优化的跨层策略

无线网状网WMN(Wireless Mesh Network)的多媒体业务发展,对实现动态的端到端的QoS保证机制提出了新的要求,涉及到WMN所有协议层相应参数的系统设置.以实现WMN多业务QoS保证的网络性能整体优化为目的,研究了WMN的协议跨层机制与基本要求,分析了综合利用各协议层间关系依赖和信息交互共享而优化网络性能的可行性,并探讨了通过跨层交互传递可控参数的自适应调整策略及其设计模型.     

CDMA2000无线网络中MPEG-4传输性能评估

对CDMA2000无线网络中的MPEG-4视频传输进行了跨层性能评估,研究无线信道误码引起丢包的情况下MPEG-4视频编码参数对经信道传输后解码得到的图像质量的影响。以3GPP2的CDMA2000网络仿真器为基础搭建了软件仿真系统,对不同无线信道模型以及不同丢帧率条件下MPEG-4编码参数对视频数据传输的影响进行分析和比较,为跨层优化提供有价值的参考。     

IEEE802.15.4/ZigBee协议的MAC层节点能耗分析与研究

能耗是无线传感网络性能的重要参数之一,针对无线传感网络WSNs特点,对无线传感网络的ZigBee技术标准傲了分析研究.围绕网络低功耗运行,从MAC层协议方面研究了无线传感网络的睡眠节能机制,讨论了IEEE802.15.4在低功耗、低数据速率的无线连接领域应用的可行性.     

基于微分博弈的无线传感器网络恶意程序传播模型

恶意程序传播是无线传感器网络WSNs(Wireless Sensor Networks)面临的一项重要安全问题,传统的研究大多从入侵检测方法的角度阻止恶意程序的传播,很少考虑攻防博弈策略对恶意程序传播过程的影响。从博弈论的角度对攻防双方的博弈策略进行分析,建立了WSNs的攻防博弈模型及恶意程序传播模型,并将博弈均衡策略与传播模型耦合起来,得到了博弈参数与传播模型的稳态感染比例之间的关系。研究结果显示:当合法节点被感染恶意程序时的损失大于其检测到恶意程序时的收益时,能有效抑制WSNs中恶意程序的传播。此外,通信半径的增加、节点的移动行为能加速恶意程序的传播。研究结果对抑制WSNs中的恶意程序传播具有理论指导作用。     

Evaluation of quality of service provisioning in large-scale pervasive and smart collaborative wireless sensor and actor networks

With the production of low cost sensors, classical concept of Wireless Sensor Networks (WSNs) evolved into large-scale concept hosting thousands of nodes within a network and generating abundant quantities of data. As these networks are being continuously developed a new class of WSNs are proposed: Wireless Sensor and Actor Networks (WSANs). These networks introduce the actuating component, alongside with the sensing component, where QoS is becoming a very significant factor. The authors of this paper approach the problem of QoS support in large-scale WSAN from a physical layer, where the deployment parameters effects on QoS metrics are demystified. The analysis is formulated on two scenarios: worst case scenario (all nodes transmit data towards the network sink) and best case scenario (a single node transmits a stream of data towards a network sink). For both scenarios two routing protocols were compared, a simple flooding algorithm and a simple distance vector protocol. Also, a new relation between hop count and latency based on transmission power is observed, not reported in the available literature, resulting in a new proposed empirical latency model.     

无线传感器网络基于模糊信息的QoS路由发现方法

有效使用片上受限资源以保持最长的生命周期是无线传感器网络的核心问题.无线传感器网络不断增长的多媒体应用引发人们研究如何满足具体应用的服务质量约束.能量因素与QoS各参数的相互影响构成了一个NP完全问题.本文引入模糊数学理论中的区间数概念抽象现实网络提供的信息,利用排队论方法将多业务多类型QoS多参数的约束和目标简化,从而得到了一种满足多类型业务多参数QoS要求的路由算法.仿真实验结果表明,在满足多类型业务多参数QoS要求的前提下,本文算法能很好支持多种业务的资源需求分配,可达到全网最优能耗均衡,延长网络寿命.     

联合智能优化和分簇CS的WSNs稀疏数据采集

为提高无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）数据处理效率和降低网络能耗,提出了一种基于自适应智能优化和分簇压缩感知的WSNs稀疏数据采集方案。首先,建立分簇WSNs稀疏数据通信模型,通过定量分析节点密度与网络数据通信总跳数的关系,给出网络自适应分簇结果,并采用簇内观测矩阵测量数据获取和簇间多跳通信方式完成WSNs压缩感知数据采集;其次,采用StOMP算法进行稀疏信号重构,针对网络节点数据包丢失等链路不可靠情况,引入相关性矩阵变换策略,以降低错误数据传输对数据重构的影响,针对数据稀疏度未知特性和StOMP算法参数配置难的缺陷,将一种新型自适应智能优化（Improved Adaptive Intelligent Optimization algorithm,IAIO）算法应用于CS重构算法中,在理论分析IAIO全局寻优能力的基础上,实现对稀疏数据的可靠重构。最后,仿真结果表明,该方案能够实现稀疏信号的精确重构,而且降低了网络通信总量,提高了网络生存时间。     

无线传感器网络数据融合体系结构综述

从无线传感器网络数据融合的特点和研究现状出发,分析了数据融合与网络协议层之间的联系,并阐述了数据融合在各层中发挥的作用。对数据融合的分类模型进行了较为系统的讨论,并对分层模型的具体细节进行了分析,指明了数据融合在该框架中的层次定位、功能分配及传输形式,为无线传感器网络高效的管理方法和有效的能源利用率提供参考。     

Range-Free Localization Using Expected Hop Progress in Wireless Sensor Networks

Localization algorithm continues to be an important and challenging topic in today's wireless sensor networks (WSNs). In this paper, a novel range-free localization algorithm using expected hop progress (LAEP) to predict the location of any sensor in a WSN is proposed. This algorithm is based on an accurate analysis of hop progress in a WSN with randomly deployed sensors and arbitrary node density. By deriving the expected hop progress from a network model for WSNs in terms of network parameters, the distance between any pair of sensors can be accurately computed. Since the distance estimation is a key issue in localization systems for WSNs, the proposed range-free LAEP achieves better performance and less communication overhead as compared to some existent schemes like DV-Hop and RAW. In addition, we study the effect of anchor placement on the algorithm performance by deriving the corresponding mean position error range. Extensive simulations are performed and the results are observed to be in good agreement with the theoretical analysis.     

无线传感器网络随机投递传输协议性能分析

无线传感器网络(wireless sensor networks,简称WSNs)通常是资源有限的,且具有较高的链路差错率.在这样的网络环境中,高可靠性的传输协议会消耗过多的能量并产生较大的传输延迟.而另一方面,许多部署在WSNs 环境中的应用可以容忍一定程度的数据包丢失.因此,在这种特殊的网络背景和应用需求环境中,随机投递传输协议应运而生.这种类型的传输协议在有限的网络资源和传输可靠性之间实现了适当的折衷,符合众多传感器网络应用系统的特殊需要.为了对已有的几种随机投递传输协议进行性能分析与评价,采用带吸收态的有限状态马尔可夫链模型对其进行建模.这种建模方法使得协议性能参数的分析计算过程更加直观、简练、易于理解.分析了不同网络参数条件(如源到目的节点之间的跳距,无线链路位差错率等等)对于协议性能的影响.为了提高随机可靠传输协议的效率,部分协议中引入了逐条应答机制或利用无线链路广播特性.分析结果显示,这些措施对协议性能的影响在不同的网络参数条件下也有所不同.最后,为体现分析模型的作用,基于理论分析结果对部分协议进行了改进,并仿真显示改进的效果.     

基于最优连通功率控制的WSNs跨层路由优化算法

针对非连通区域节点空洞效应和热点区域节点间通信干扰导致的路由服务质量（QoS）下降问题,提出了一种基于最优连通功率控制的无线传感器网络（WSNs）跨层路由优化算法。算法采用自适应最优连通功率控制策略,在避免路由空洞产生和保证网络连通性条件下,降低热点区域节点数据转发竞争干扰;通过位置信息、剩余能量和干扰等级的跨层信息交互,动态选取最优转发节点,提高网络整体性能。仿真实验表明：算法能够提高路由（QoS）、优化网络生命周期和降低热点区域通信干扰。     

无线传感器网络跳数和通信距离自适应差错控制策略

无线传感器网络(WSNS)的动态信道特性、网络带宽和节点能量受限等特点,使得在无线环境下为数据传输提供可靠性保证面临更大的挑战.本文提出一种适用于WSNS的自适应链路层差错控制策略(AEC-Hops/RSSI),以便改善WSNS的通信性能.首先建立数学模型,分析数据帧被转发所经历的跳数与能效的变化规律,然后分析前向纠错...     

An improved transport layer protocol for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are a kind of communication networks having independent sensor nodes that form multi-hop ad hoc network to transfer data. In the past few years, various transport control protocols in wireless sensor networks (WSNs) have been developed and proposed in the literature. In this paper, we have analyzed pump slowly, fetch quickly (PSFQ) protocol and presented an improved transport layer protocol for wireless sensor networks. The improved protocol has been analyzed based on various factors such as average latency and average error tolerance and it is found that the proposed protocol is better than PSFQ in terms of these factors.