传感器网络中能量高效的聚集算法研究

聚集运算是传感器网络查询处理中最重要的一个运算.现有计算Max和Min的聚集算法中,大多是簇内节点把当前采集到的值发送到簇头节点,然后由簇头节点做聚集运算,选出本簇的Max或Min值.提出了一种能量有效的网内聚集算法PIA(power-efficient in-network aggregation).在PIA中,首先利用基于域的分布式数据汇聚模型DDAM(distributed data aggregation model)把传感器网络按域划分来构建连通核,查询只需在连通核中寻径,因而能明显减少寻径时间复杂度并且具有更好的分布性.在PIA中,核心节点把当前路径中的Max和Min值传送到节点上,如果节点的值不符合要求就放弃本次传送,因而能够明显减少数据的传送次数,从而达到节省能量的目的.理论分析和实验表明,该算法较传统算法在节省能量上有更好的表现.     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由算法

无线传感器网络中节点的能量有限,提高能量的有效性便成为无线传感器网络路由协议设计的首要目标。设计了一种能量高效的分簇路由算法,它提出让候选节点在一定的覆盖范围内以剩余能量为标准来竞选簇头,以使簇头分布均匀;处于簇类交界的节点则根据能量和距离来选择归属的簇头,以平衡网络负载;新算法还采用多跳的簇间通信方式来降低大部分簇头节点的通信负载。仿真结果表明:新算法能够有效降低网络能耗,延长网络生存时间。     

能量高效的无线传感器网络分布式分簇一致性滤波算法

针对无线传感器网络中节点能量有限的特点,利用分簇模型提出了一种新的能量高效的分布式卡尔曼一致性滤波算法.并结合图论、矩阵论对该算法进行了收敛分析,得出了分簇处理能加快系统的收敛速度,且能有效地减少节点间信息的传输量、缩短节点间的通信距离的结论.为进一步降低能量消耗,引入Gossip 算法用于处理簇头级网络信息的一致性问题.仿真分析表明,所提出的算法不仅具有优越的估计性能,而且能有效地减少节点能量消耗,延长无线传感器网络的寿命.     

一种基于路径连接的传感器网络内join算法

提出一种新的传感器网络内的路径连接实现算法,在连接路径中,通过将有效元组的选择与实际连接一定程度分离,在信息产生节点附近实现元组选择,在查询节点附近实现元组的真正连接,减少了元组的重复传输,有效降低了能量损耗,特别在针对事件监测系统中,针对突发性的连接选择系数变化或较大的情况,有效避免大量连接结果过早产生和传输的大量能量损耗.     

能量高效的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络能量有限的问题,提出了一种能量高效的非均匀分簇路由算法.算法中首先通过在"热区"内选举传送节点,有效的解决了"热区"内负载不均衡的问题;非"热区"内的节点根据节点的剩余能量选举簇头,簇头选举结束后其余节点加入到距其最近的簇头中;节点入簇后,基于相似数据的收集策略,寻找符合条件的相似节点,休眠其中部分冗余的节点;改进的算法中不再每轮结束后都重新选举簇头,减少了能量的浪费;最后在数据传输阶段,采用改进的簇内单跳,簇间多跳的通信方式传输数据.仿真结果表明,本算法有效的降低了能量的消耗,改善了传感器网络的性能,提高了网络的生存时间.     

能量高效的无线传感器网络动态分簇算法研究

为了提高无线传感器网络的能量利用率和延长网络的生命周期,提出了基于地理位置的能量高效的动态成簇算法(GL-DC),在簇的建立阶段,采用非均匀分簇方法,解决了簇首能量消耗不均衡问题。在网络运行过程中,采用基于剩余能量和距离来动态生成新的簇首,避免了靠近SINK节点的簇头因转发大量数据而过早耗尽能量。仿真实验结果表明,该方法具有更好的性能,与EADEEG、LEACH和PEGASIS等路由协议相比,GL-DC路由协议有效地均衡了节点能量消耗,显著地延长了网络生命周期。     

基于无线传感器网络的能量高效的非均匀分簇算法

通过分析无线传感器网络自身工作环境的特点,我们对网络中的簇结构大小进行非均匀分簇,根据距离Sink的远近不同,其簇首的覆盖范围大小也不同。这样,对于距离Sink比较近的簇首来说,可以减轻簇内能量消耗的负担,保留一部分能量用于簇间的通信,从而使网络中的节点能量消耗分布相对均匀。通过建立网络节点分布模型,求出了节点能量均衡与多层分簇层数的最优解,提高了能量的利用率,有效地延长了整个无线传感器网络的生命周期。     

移动传感器网络中能量有效分簇算法

针对移动传感器网络中节点移动及能量有限问题,提出基于TDMA和事件触发的能量有效分簇算法。该算法以移动网络为应用背景,结合时分复用,通过分析簇头节点剩余能量及簇头节点移动进行分簇,以减少网络中簇重构次数,有效均衡系统中节点能耗,并延长网络生存时间。仿真结果表明:所提出方法相对CBVRP算法簇重构次数可减少6.0%,相对MCR算法网络生存时间提高了10%。     

无线传感器网络中一种能量有效的分簇算法

传感器网络中簇头与基站的通信方式可分为两种:多跳和单跳.如果采用多跳方式,靠近基站的簇头因传送数据较多而导致较早死亡;而在单跳方式中,远离基站的簇头因传送数据能耗太高而很快死亡.针对上述问题,提出一种基于非均衡分簇的数据收集算法,使靠近基站的簇的大小小于远离基站的簇.仿真实验表明,非均衡分簇的数据收集算法能有效地延长网络的生命周期.     

无线传感器网络中能量高效的Top-k监测算法

传感器节点由于电源能量耗尽的原因经常失效或废弃,因此研究无线传感网的高能效查询处理算法具有重要意义.Top-k监测返回k个最大(或最小)的感知值及相应的位置信息,可以帮助用户检测异常事件并定位发生异常事件的位置,对于用户具有重要的实际意义.已有的Top-k查询处理算法致力于返回精确或近似的查询结果,通信能量开销较高.以最小化网内通信开销的期望为优化目标,提出了基于过滤器的Top-k监测算法.首先,提出了过滤器的健壮性并给出了通信开销模型;其次,根据期望的均值内涵和感知数据的时空相关性,给出了过滤器失败概率的计算公式;最后,以最小化通信开销的期望为优化目标,证明了健壮的过滤器的最优阈值,并提出了基于过滤器的Top-k监测算法(filter based Top-k monitoring algorithm, FTM).理论分析和实验结果验证了该算法的正确性以及低能耗性.     

Energy Efficient Monitoring in Sensor Networks

We study a set of problems related to efficient battery energy utilization for monitoring applications in a wireless sensor network with the goal to increase the sensor network lifetime. We study several generalizations of a basic problem called Set k-Cover. The problem can be described as follows: we are given a set of sensors, and a set of targets to be monitored. Each target can be monitored by a subset of the sensors. To increase the lifetime of the sensor network, we would like to partition the sensors into k sets (or time-slots), and activate each set of sensors in a different time-slot, thus extending the battery life of the sensors by a factor of k. The goal is to find a partitioning that maximizes the total coverage of the targets for a given k. This problem is known to be NP-hard. We develop an improved approximation algorithm for this problem using a reduction to Max k-Cut. Moreover, we are able to demonstrate that this algorithm is efficient, and yields almost optimal solutions in practice.     

基于距离成本能量有效的传感器网络路由协议

负载均衡和路径恢复给数据分发的大规模传感器网络带来了挑战。这些问题可以通过多路径和故障恢复路由能够部分得到解决。不幸的是现存的协议还不能满足大规模传感器网络的需求。文中提出了一种新的路由算法，DCEP。它通过计算节点间距离来建立传输路径。此协议不需要节点的位置信息。仿真表明此协议与DD、GPSR协议相比具有优异的表现。     

无线传感器网络中能量有效自适应路由算法研究

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于无线传感器节点能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立无线传感器网络生存周期的数学优化模型,并针对最小能耗路由的能耗不均衡问题和能量均衡路由的能耗开销问题,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间发送数据的能耗,提出一个适合无线多跳传感器网络的自适应路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期。     

无线传感器网络中能量有效自适应路由算法研究

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于无线传感器节点能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立无线传感器网络生存周期的数学优化模型,并针对最小能耗路由的能耗不均衡问题和能量均衡路由的能耗开销问题,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间发送数据的能耗,提出一个适合无线多跳传感器网络的自适应路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期。     

高效节能的视觉传感器网络目标覆盖算法

针对视觉传感器网络目标覆盖过程中因覆盖冗余、节点剩余能量不均等原因导致网络寿命过短的问题,设计一种视觉传感器网络目标覆盖算法。该算法基于节点与目标的覆盖关联关系,利用关系矩阵及相关运算对覆盖频繁目标集进行挖掘,进而对工作节点进行动态选举,以此延长网络的生存时间。实验结果表明,该算法在保证网络覆盖质量的前提下能够高效地调度工作节点,均衡节点耗能,有效延长网络寿命。     

无线传感器网络能量有效成簇算法研究

分析当网络覆盖范围变大时LEACH协议存在的问题,针对传感网络中簇头采用单跳通信时距离基站较远的簇头能量消耗太大而过早死亡,采用多跳通信时距离基站较近的节点过多参与数据会转发而过快死亡,提出一种综合考虑节点位置、节点能量状况的多跳改进算法LEACH-L,同时,LEACH-L还通过限制簇头的最短转发距离,避免网络过多的进行数据转发使网络开销增大.仿真结果显示,当网络范围变大时,LEACH-L能有效的减少网络中节点和基站通信时的能量消耗,均衡传感网络节点负载,较大幅度的延长传感器网络的生命周期.     

无线传感器网络中的节能路由算法

针对传感器网络中的节点能源有限的特点,文章在分析LEACH的基础上,提出一种高能效的路由算法。该算法根据各节点剩余能量大小和簇成员数控制簇的形成,使簇头之间通过多跳合作的方式与基站进行通信,从而使网络能量均匀消耗。仿真结果显示,与原LEACH协议相比,改进后的算法提供了更长的网络生存时间。     

基于网格的无线传感器网络节能路由算法

为避免高密度节点导致的数据冗余和能量浪费,提出一种节能路由算法。将检测区域分割成若干等同的虚拟网格,在每个网格中选取剩余能量最大的节点作为激活节点,源节点的数据先发送到由激活节点构造的数据聚合树上,经数据融合后再传输到Sink节点,从而减少网络中传输的数据量。仿真结果表明,该算法能有效减少冗余数据的能耗,延长网络寿命,且在高密度节点环境下具有良好的适应性。