一个能量收集无线传感器网络路由协议

针对周期性数据收集无线传感器网络应用,提出一个能量收集无线传感网络路由协议EHRP,以高效的能量估计和链路评估为基础,通过基于收集能量优先的选路实现多跳报文转发,构建起能量均衡消耗的多跳传感器网络.仿真结果表明在具有能量收集能力的传感器网络中,EHRP能够充分利用节点的能量收集能力,实现网络能量均衡,延长网络的生命周期,同时提高了数据传输的可靠性.     

无线传感网中SMACS 协议的节能改进算法

无线传感器网络通常由大量微型传感器节点组成,可以在各种环境下收集数据,它通过携带能量有限的电池来供应能量,通常部署在区域环境复杂,甚至工作人员不能到达的场合,所以,传感器网络节点往往能量有限,而且不能更换,如何高效使用能量是传感器网络面临的首要挑战。MAC 协议处于传感器网络协议的底层,对传感器网络的性能有很大影响。文中讨论了无线传感器网络中的一种自组织无线传感器网络协议—SMACS 协议的基本思想,研究了造成节点能量浪费的主要原因,并提供了一种新的更节能的SMACS 协议超帧的改进算法。     

无线传感网中面向能量收集的数据重传协议

能量收集可以为下一代无线传感器网络提供能源,是目前无线传感器网络的研究热点。然而由于能量收集设备无法提供稳定的电源,导致基于能量收集的传感器节点不能与其他节点保持通信。节点无法知道相邻节点是否有充足的能量以接收它所传递的数据包。在数据报中继传输过程中,每进行一次中继传输,便会增加数据包的丢失概率。针对该问题,根据接收节点计算而得的接收概率和活跃间隔,确定传输一个报文所需次数,提出两种基于能量收集的无线传感器网络数据采集协议:基于概率的重传协议和基于冲突避免的重传协议。仿真实验结果表明,相比于已有的数据采集协议而言,该方案的数据送达率更高,延时更低。     

一种基于执行器控制域的分布式数据收集协议

针对无线传感器/执行器网络(Wireless Sensor and Actuator Networks,WSANs)中执行器控制域的数据收集问题,提出了一种基于执行器控制域的分布式数据收集协议(DG-ACD协议).DG-ACD协议从能量有效性和数据融合的角度,提出了执行器控制域内传感器节点的中继代价函数,并以执行器节点为中心,采用发射功率分级递进的路由建立方式,为控制域内的每个传感器节点寻找其到达执行器节点的中继节点,从而实现对执行器控制域内传感器节点的聚集和数据收集.实验仿真结果表明,网络中节点(包括执行器节点)部署完成后,DG-ACD协议能有效地将网络中的传感器节点聚集到相应的执行器节点,并在数据收集的能量有效性、实时性和稳定性上均有良好表现.     

能量异构的无线传感器网络分簇协议

无线传感器网络分簇协议通常假定网络是同构的,即网络中所有节点具有相同的初始能量,这些协议不能充分利用异构网的特点。提出了一种适合于异构网的分布式分簇协议（EHCP）,该协议优先选择剩余能量较多的节点作为簇首以平衡节点的能量,并在簇间采用多跳通信以节省能量。仿真实验结果表明：与同类协议相比,EHCP协议能显著地延长网络稳定工作的时间,具有良好的性能。     

基于遗传算法的无线传感器网络路由协议研究*

针对无线传感器网络能量受限、建立高效路由困难等特点,将遗传算法应用于无线传感器网络路由协议中,提出了一种快速构建无线传感器网络最优路径方法。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计算功能,逼近无线传感器网络最优路径。仿真结果表明,基于遗传算法的无线传感器网络路由协议可以有效延长无线传感器网络的生命周期,改善网络性能。     

WSN中一种基于最小能耗树的路由协议

为了延长无线传感器网络的使用寿命,提出一种基于最小能耗树的无线传感器网络路由协议MECT。该协议通过构造一颗生成树来进行数据收集,从而减少了每一轮由于数据传输而消耗的能量。由于在构造树的过程中考虑到节点的剩余能量,该协议在减少能耗的同时保证了负载均衡。实验结果表明,MECT与LEACH和PEGASIS协议相比在生存时间和时间延迟方面都具有更好的性能。     

高效节能的传感器网络数据收集和聚合协议

提出了一种分布式的高效节能的传感器网络数据收集和聚合协议DEEG.此协议中节点自主地根据其剩余能量以及邻居节点的信号强度来竞争簇头,同时为了减小簇头节点的能量开销,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到指定的簇头节点,然后通过该节点将整个网络收集的数据发送到基站.此外,该协议还提出了一种简单的簇覆盖方法,使得当节点密度提高时,传感器网络寿命相应于节点数量呈线性增长.实验证明,在没有使用簇覆盖方法的情况下,DEEG协议与其他两种数据收集和聚合协议(LEACH,PEGASIS)相比,在最好情况下,其网络寿命分别提高达1800%和300%,并且由于DEEG协议使得所有节点集中于最后40轮内全部死亡(网络寿命定义为最后一个节点死亡),因此,使用DEEG协议的传感器网络其监测结果具有很高的可靠性.     

基于能量收集和链路感知的无线体域网路由协议研究

为了提高无线体域网的能效和数据传输可靠性,提出一种基于能量收集和链路感知的无线体域网路由协议(EHLA)。针对传感器能量匮乏且电池不易更换等问题,引入能量收集技术为传感器补充能量。通过分析网络的能耗和信道特性,建立由剩余能量、链路质量和节点间距离所组成的多目标成本优化模型。最终根据EHLA路由协议得到最佳的下一跳转发节点和到Sink节点的最优路径。仿真分析表明,与现有EVEN和ELR-W协议相比,该协议有效地增加了网络寿命和数据传输可靠性。     

无线传感器网络节能探索与研究

无线传感器节点往往由电池供电,由于电池只能存储有限的能量,使得无线传感器网络注定寿命很短,因此,最大限度延长传感器设备的使用寿命是一个重要的研究方向和课题.在本次无线传感器网络节能探索研究中,分析了能量收集与管理策略,能量收集主要收集环境能源,如太阳能,通过超级电容实现能量的存储.能量管理主要通过能量预算让传感器节点处于能量中性区间.为了降低无线传感器节点能量消耗,采用超低功耗唤醒接收器在低能耗的情况下连续侦听信道,降低与通信相关的功耗.星型异步M AC协议和超低功耗唤醒接收器可以结合使用,以提高传感器网络的能源效率.实验结果表明,与传统方案相比,该方案在能源效率、功耗和吞吐量方面都有较大的提高.     

无线传感器SMAC协议的自适应占空比调整机制研究

针对无线传感器SMAC协议无法适应网络负载的动态变化而导致网络丢包和时延抖动的情况,设计了DSMAC协议.该协议依据数据包在发送队列中等待时间的平均值来预测当前网络的负载情况,并动态地调整节点的占空比,从而在实现能量有效利用的同时保证数据的及时可靠传输.仿真实验表明,改进后的协议能有效地利用了节点能量,同时增加了网络吞吐量,降低了数据端到端的时延.     

基于改进蚁群算法的LEACH协议研究

针对LEACH协议在数据传输阶段,簇首与汇聚节点之间采用单跳模式传输数据使得能量消耗快并且不均衡的问题,提出一种基于改进蚁群算法的新型路由协议。该协议利用了能耗因子对蚁群转移概率以及信息素更新进行改进,充分考虑了节点的剩余能量和节点间距离,通过信息素的建立和更新,寻找簇首节点和基站之间的最优传输路径,进行多跳传输模式,从而均衡簇首节点能量消耗。仿真实验结果表明,改进后的ACO-BEC协议较之于LEACH协议,能够有效降低了整个网络能量消耗,延长了网络寿命。     

井下无线传感器网络能量空洞问题研究

提出利用虚拟多输入多输出的思想来解决煤矿无线传感器网络的能量空洞问题,并提出了一种基于能量均衡的多跳非均匀分层分簇协议MUHC;阐述了MUHC传输模型,并分析了基于MUHC的虚拟多输入多输出系统能耗。Matlab仿真结果表明,与经典的LEACH协议及EEUC协议相比,MUHC协议能够平衡整个网络的能量,延长网络生存时间,缓解能量空洞问题。     

基于定向扩散路由协议的改进

在无线传感器网络中,节点能量有限决定了路由协议需要高效利用能量.基于定向扩散协议在能量方面的不足提出一种改进协议DD-OH.采用自由空间模型,通过最佳跳数值控制探测数据的扩散范围,增强能量的高效利用.理论分析和仿真结果表明,与传统的定向扩散协议相比,改进的协议有效地减少了网络中节点的平均耗能,有利于延长节点和网络的工作寿命.     

基于改进AOMDV路由协议的WSNs拥塞控制和能耗均衡策略

无线传感器网络WSNs中数据流的突发、节点能量有限和多对一数据传输等特性导致其很容易发生网络拥塞和节点能量的非均衡消耗,而采用多路径方式进行数据传输,不仅可以缓解网络拥塞,而且也能达到网络能量均衡消耗的目的。AOMDV协议是一种面向Ad-Hoc网络的反应式多路由协议,首先提出了一种改进的AOMDV协议—I_AOMDV协议,在路由发现阶段不再使用发生拥塞和低能量的节点,而在路由维护阶段则仅使用HELLO信息交换邻居节点的"剩余能量"和"队列长度",同时在路径列表中添加了"拥塞恢复时间"和"能量剩余标志位",从而使I_AOMDV协议更适应于静态WSNs的数据传输。基于I_AOMDV协议,进一步提出了新的网络拥塞控制和能耗均衡策略,其中,拥塞控制策略采用新的拥塞检测方案,并为发生拥塞的最短路径设置了"拥塞恢复时间";而能耗均衡策略则通过为节点的每条路径设置"能量剩余标志位"来解决能量的非均衡消耗问题。仿真实验结果表明,基于I_AOMDV的拥塞控制和能耗均衡策略,可以减少路由协议的开销,有效降低数据丢包率和节点剩余能量的差异性。     

无线传感器网络数据链路层设计模型

无线传感器网络是一种与传统网络不同的、具有能量有限、自组织等特点的无线Ad Hoc网络,其网络协议的没计面临新的挑战。该文采用信息融合与多传感器管理的策略,采用UML建模工具进行分析,提出了一种无线传感器网络数据链路层设计模型,通过减少控制包的开销,优化传感器结点有效数据的传输和能量消耗等,从而使数据的传输与差错控制、能量消耗等性能得到改善。     

A new medium access control protocol based on perceived data reliability and spatial correlation in wireless sensor network

It is well known that the data of large-scale and dense wireless sensor network has high spatial correlativity. According to the monitoring of a particular event, a new medium access control (MAC) protocol based on perceived data reliability and spatial correlation is proposed in this paper. In this protocol, a ring-shaped space correlation model is established. The nodes close to information source is attributed them high priority in access channel so as to make sure the high quality data send successfully to the sink node and increase the data transferring efficiency. The new protocol can make the received data reflect the real physical phenomenon. At the same time, it can make the data transmission of the nodes far to information source be brought down and the amount of required data nodes be reduced. So the new protocol can prolong lifetime of the whole network. Our simulation results show that the new MAC protocol can supply better network service under low energy consumption and transmission delay. This is very useful for all kinds of mobile services of Internet of Things.     

一种基于接收节点控制的无线传感器网络媒体访问控制协议

为了提高无线传感器网络数据包传输效率,提出一种基于时间同步、接收节点控制的无线传感器网络媒体访问控制协议。该协议在保持节点低功耗工作的前提下,使父节点在一个操作周期内,通过多次邀请机制和迸发传输机制,能够与多子节点进行数据包的多次传输。该多次邀请机制,使父节点具备了在单个操作周期内,从多个子节点接收数据包的能力,本质上减少了子节点之间的竞争、提高了信道利用率,增强了父节点对数据包传输的控制力。迸发传输机制,使得父节点可以在一次通讯中连续接收多个数据包,进一步提高了信道的利用率。仿真结果表明:当网络载荷强度增大时,该协议使网络中的节点能够充分利用信道,显著提高了网络中数据包的传输效率,随着网络载荷增加,使网络吞吐量增大近50%。     

一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议

针对无线传感器网络最小跳数路由协议数据包多路径冗余传输,能量消耗不均衡等问题,提出了一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议。该协议通过引入侦听机制在网络中建立传输路径,同时采用一种新的能量均衡策略解决关键节点能耗过快的问题,以有效延长网络寿命。通过自主研发的无线传感器网络仿真平台进行仿真,比较最小跳数路由协议和改进协议的性能。实验结果表明:改进协议能够很好的均衡网络能量消耗,提高网络能量有效性,延长了网络寿命。