点能量密度平衡的无线传感器网络基站移动策略

数据收集是无线传感器网络的一个基本功能。由于部署在基站周围的传感器节点承担着网络内大部分的负载,因此导致能量迅速耗尽,现有的基站移动策略可以通过基站的移动实现网络内传感器节点的负载平衡以延长网络寿命。但是现有负载平衡的基站移动策略只能在传感器节点被均匀布撒的情况下才能有效地延长网络寿命,其他情况下不能达到延长网络寿命的效果。因此本文定义了点能量概念用以表示传感器网络对感知区域每个点的感知能量,并给出了有效的点能量密度计算方法。通过点能量密度消耗分析,提出了一种点能量密度平衡的基站移动策略(energy-density-balance base stationmovement,简称EDB-BSM)。通过理论分析和仿真试验验证,相对于固定基站模式和基站随机移动模式,该移动策略能够在各种传感器节点分布情况下有效的延长网络寿命,并具有良好可扩展性。     

基于移动基站和路由策略WSN寿命的算法

针对无线传感器网络的特点,提出了一种基于移动基站和路由策略优化无线传感器网络寿命的方法.首先给出场景中传感器传输相同信息能耗最小的最佳基站位置,进一步分析了不同基站位置对传感器节点能耗的影响,证明网络中传感器节点传输相同信息的总能耗越小则网络寿命越大.为降低移动基站计算的复杂度以提高采集信息的实时性,应用拉格朗日对偶分解和牛顿法简化均衡节点能量过程中的线性规划问题.当场景中有节点因能量耗尽而无法向基站继续传输信息时,根据场景中的拓扑结构自适应调整基站位置以减少节点的能耗,然后采用简化的线性规划最大最小节点寿命,以提高基站收集信息的有效性.理论分析和仿真研究表明:应用拉格朗日-牛顿法简化线性规划问题能够在保证算法快速收敛的同时大幅度地降低计算量.提出的移动基站策略能够大幅度的延长网络寿命,从而实现增加基站接收信息的数量和提高节点能量使用效率的目的.     

无线传感器网络中负载均衡的sink节点移动策略

在无线传感器网络中,部分传感器节点由于担任过多数据中转任务,需要消耗较多的能量.使其过早死亡.缩短了网络的寿命.本文提出基于sink节点移动的策略.将感知区域分割成有限个虚拟单元格,并以每个虚拟单元格的中心作为sink节点的备选移动位置.然后,通过解线性规划问题确定sink节点的移动位置和停留时间.通过此方法.在一定程度上均衡了传感器节点的负载.延长了网络寿命.     

传感器网络中具有负载平衡的移动协助数据收集模式

数据收集是无线传感器网络的一个基本功能.然而,现有的数据收集模式大都是基于静止基站的网络结构,导致基站周围的节点由于担负着网络内的所有负载而快速死亡,成为网络性能的瓶颈.研究如何利用移动基站收集数据来达到负载平衡.提出了一个利用移动基站协助数据收集的模式(movement-assisted data gathering,简称MADG),它将基站移动区域设置为缓冲区,首先将数据沿最短路径传输到缓冲区内,然后在基站移动的过程中进行数据收集.证明了缓冲区位置设置在距离中心时数据传输总能耗最少,并证明了存在一个缓冲区位置使得最大节点负载最小化,进而确定了同时考虑到能源消耗和负载平衡的基站移动区域.理论分析和实验结果表明,提出的数据收集模式在很大程度上降低了网络节点的最大负载,并且减少了数据传输能源中的消耗,分别比固定基站和同类工作的最大网络负载降低95%和80%以上.     

路由深度对Sink轨迹固定传感器网络的影响

无线传感器网络中,使用移动Sink进行数据采集能够减少网络节点死亡速度,延长网络时间,是最有效均衡网络负载的方法之一。在实际应用中,移动Sink通常采用固定路径策略,同时路由深度的改变直接影响网络拓扑和路由选择结果。比较了在不同路由深度下,采用4种典型固定策略的移动Sink网络的网络能耗、网络寿命和包延时。仿真结果表明:在较小的路由深度下,外边界策略能更好地降低节点能耗,延长网络寿命;内边界策略能取得更好的覆盖和较低的时延。     

传感器网络中基于能耗均衡的节点优化部署

在研究无线传感器的问题中,降低网络能量消耗、延长网络寿命是无线传感器网络设计的重要目标,设计中为降低能耗,分簇是实现目标的主要方法。当簇头以单跳通信的方式将数据传输至基站时,远离基站的簇头因传送数据能耗太高而很快死亡。针对矩形监测区域的传感器网络,给出了基于能耗均衡的最大化网络寿命模型,提出了一种非均匀的节点部署算法。通过分析节点的能耗计算出了每层的宽度,并定量规划了每层中需要部署的节点数目。仿真实验表明,非均匀的节点部署算法能有效延长网络的寿命。     

高效节能的多移动基站数据收集算法

由于无线传感器网络（WSN）中的节点能量有限,能量问题是WSN的研究热点.首先传感器产生的数据具有时间和空间的相关性,所以让一部分传感器工作,其余休眠,可以提高网络寿命.其次移动基站以汽油为燃料,每次移动距离有限.基于以上两点考虑,提出了CMSLM（Constrained mobile of sink lifetime maximum）算法,移动基站在移动距离受限条件下,移动尽可能远的距离,减少移动移动基站的数量,此外,每个网关利用最大流构造平衡树,使得瓶颈的传感器能量消耗尽可能的均衡,从而使得网络寿命最大化.通过实验仿真显示,CMSLM比SRP-MS算法相同的周期内的死亡的节点数要少的很多.     

无线传感器网络节点部署算法的优化研究

研究无线传感器网络的部署.无线传感器网络中靠近基站的传感器节点因需要转发其它节点的数据而消耗更多的能量,导致出现能量空洞,使网络生命过早地结束.为了避免能量空洞的形成,延长网络寿命,提出一种高效的节点部署算法.算法以最优工作节点数、中继节点部署方案和节点传输距离作为约束条件,以最大网络效率为优化目标进行研究.仿真结果表...     

多移动基站无线传感器网络生命期最大化算法

无线传感器网络（WSN）的传感器节点一般由电池提供能源,故能量管理在WSN中是一个基础问题．针对受限多移动基站网络生命期最大化问题,提出了一个MMBEC算法．鉴于移动基站受到实际道路和自身能量的双重限制,算法首先通过规划平衡子回路达到基站间负载的平衡,然后控制基站周期性逗留达到邻近道路节点数据通信量的平衡．由于平衡子回路是NPC问题,采用近似算法找到近似解,控制基站周期性逗留保证邻近道路节点能量几乎同时耗尽,从而延长网络生命期．模拟实验结果证明该算法与现有算法相比能提高网络生命期和吞吐量．     

粒子群优化的无线传感器网络仿真研究

研究优化无线传感器问题,针对延长传感器网络的寿命,保证簇的平均分布,提高簇的负载均衡,从而减少能量消耗.传统算法在确定簇首过程中由于忽略了邻居节点的状态信息,容易导致簇内节点过早的出现盲节点现象,从而降低网络的生存时间.要解决上述问题,延长网络生命周期和有效降低能耗,提出一种粒子群优化的无线传感器分簇算法.在充分考虑了簇内邻居节点的能量和距离分布信息的前提下,通过粒子群优化分簇和簇首选择,并进行仿真.仿真结果表明,与LEACH算法相比,算法能有效地均衡网络节点的能量消耗和显著地延长网络寿命,并有效地避免了盲节点现象的过早发生.     

无线传感器网络中传感器节点的布置

在无线传感器网络中，传感器节点收集本地数据，通常通过其它节点将数据转发给基站，因而离基站越近的节点，消耗的能量越多．如果采用通常的方法，即均匀布置传感器节点，则基站附近的节点将很快消耗完能量，基站也就无法收集数据．本文通过研究无线传感器网络中的能量消耗，得到了一个布置传感器节点的密度函数，按此函数布置传感器节点可以有效地延长系统的生命期．理论分析和模拟结果表明，本文的布置方案将系统生命期提高到均匀布置方案的3R/2t倍，这里t为传感器节点的通信距离，R为传感器节点的分布区域半径．     

一种无线传感器网络中自主选择簇头的聚类算法

在无线传感网络中,传感器节点要定期向基站发送收集的数据。为了支持数据汇总,通过高效的网络组织将节点划分成若干簇。在这种类型的系统中,随着簇头的轮转,每个簇中的簇头选择方法是最具有挑战性的问题,有效的簇头选择算法可以提高网络的续航时间,并减少在WSN中的节点之间的通信开销。提出一个簇内民主方式选举算法来选择簇中的节点作为簇头,用MatLab对算法进行仿真,证明该算法的性能可以有效改善网络的性能。     

Adaptive Data Collection Strategies for Lifetime-Constrained Wireless Sensor Networks

Communication is a primary source of energy consumption in wireless sensor networks. Due to resource constraints, the sensor nodes may not have enough energy to report every reading to the base station over a required network lifetime. This paper investigates data collection strategies in lifetime-constrained wireless sensor networks. Our objective is to maximize the accuracy of data collected by the base station over the network lifetime. Instead of sending sensor readings periodically, the relative importance of the readings is considered in data collection: the sensor nodes send data updates to the base station when the new readings differ more substantially from the previous ones. We analyze the optimal update strategy and develop adaptive update strategies for both individual and aggregate data collections. We also present two methods to cope with message losses in wireless transmission. To make full use of the energy budgets, we design an algorithm to allocate the numbers of updates allowed to be sent by the sensor nodes based on their topological relations. Experimental results using real data traces show that, compared with the periodic strategy, adaptive strategies significantly improve the accuracy of data collected by the base station.     

无线传感器网络能量异构非均匀分簇路由协议

基于分簇的无线传感器网络路由协议,采用多跳路由方式传输数据至基站,容易造成靠近基站的节点转发大量数据而过早失效。另外,分簇协议通常假定网络节点是能量同构的,不能有效解决节点能量异构的问题。因此,从非均匀分簇的角度出发,结合局部竞争簇首机制,提出了一种基于能量异构的分簇协议（EHUC）。仿真结果表明该协议能够有效应用于能量异构的无线传感器网络,并延长网络的生命周期。     

能量均衡的无线传感器网络节点路由算法

为了提高无线传感器网络的生存时间,提出一种能量均衡的无线传感器网络节点路由算法。首先利用能量阈值和节点剩余能量将节点归类为2个区域,使得不同区域的节点当选为本轮簇头节点的概率不同,在数据稳定传输阶段,簇头与基站之间采用单跳与多跳相结合的通信方式,最后采用仿真实验测试算法的性能。结果表明,本算法有效提高了网络的能量利用率,能够实现节点之间的能耗均衡,使无线传感器的网络生存时间得到延长。     

无线传感器网络中非均匀的节点布置

在无线传感器网络中,传感器节点将收集到的数据传输到簇头,经簇头聚合后数据包以多跳方式发送到基站。靠近基站的节点,因转发的数据较多而提早死亡,出现所谓的能量空洞问题。为此,对无线传感器网络中节点的能耗情况进行了研究,提出了一种非均匀的节点布置算法,得出了一个布置传感器节点的密度函数,在靠近基站的区域内布置较多的节点。仿真实验表明,非均匀的节点布置算法能有效延长网络的生命周期。     

一种适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络已广泛应用于人们的生活中,本文基于WSN(Wireless Sensor Networks)自组织及能耗特性,以LEACH路由协议算法为基础,提出一种优化了节点信息传送方向的适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络算法。算法改进了WSN的组网方法,采用优先选择距离基站更近的簇头进行组网的方法。首先,网络随机产生首批簇头节点;其次,各簇头节点收集簇内节点信息,同时收集各节点剩余能量、位置坐标信息,汇总后发送至基站;再次,基站根据所获信息确定下一轮次的簇头节点,并向全网广播;最后,各节点选择距离基站更近的簇头组网入簇,进行信息的传送。通过在Matlab仿真软件上进行模拟测试,实验结果表明,本文所述算法在凹陷型山区地形中能有效提高无线网络的生命周期,在一定程度上均衡了无线网络各节点的能量消耗,延长了网络使用寿命。     

一种线性无线传感器网络的节点布置方案

线型无线传感器网络在应用中比较常见，其监控区域接近于线条。在基站收集感应数据的过程中，离基站越近的区域需要转发的数据越多，数据流量越大。如果采用通常的均匀布置传感器节点方案，则基站附近的节点将很快消耗完能量，基站也就无法收集数据。通过研究线型无线传感器网络中的能量消耗，得到了布置传感器节点的密度公式。按照此密度公式布置传感器节点，可使得各区域的总能量与能量消耗速度之比达到平衡，从而延长系统生命期。理论分析和仿真实验表明，在监控区域较大时，以此方案布置传感器节点，可将系统生命期提高到均匀布置方案的2倍。     

无线传感器网络最小覆盖能量优化算法

在无线传感器网络中,位于基站周围的节点由于负责所有探测数据的转发任务而能量消耗水平较高。为了均衡基站周围节点的能量消耗,提出一种合理有效的节点轮换休眠机制。使得网络中大量冗余节点处于休眠状态,从而减少基站周围重要节点的负载。基于这种想法提出了冗余节点判定定理,基于Voronoi图寻找最大可休眠节点集,设计了最小连通覆盖算法（FBSW）寻找网络中可休眠的冗余节点,有效地延长网络的生命周期。仿真结果证明,该算法的运行复杂度优于贪婪算法,由于冗余节点轮换休眠,整个网络的能量节约了20.01%以上。