三维水声传感器网络中基于网络编码的地理位置路由协议

针对三维水声传感器网络数据传输效率低、能量消耗大的问题,提出一种基于网络编码的地理位置路由协议。该协议在路由过程中根据邻居节点的地理位置来选择路由候选节点,并采用网络编码的方式进行数据传输,确保数据包在链路丢包率较高的情况下也可以正确、高效地转发,并且有效降低网络中冗余数据包重传造成的能量消耗。仿真结果表明,基于网络编码的地理位置路由协议可以在提高数据包传送率的同时,有效降低网络能量消耗。     

高效节能的无线传感器网络路由协议设计与实现*

提出了一种高效节能的无线传感器路由协议,此协议中,传感器节点保存多条到达网关节点的最短路径,通过轮循机制选择最短路径,从而将数据传输的任务均衡地分布于多条路由路径上,避免了网络冲突,节省了节点的能量消耗。对此协议进行了详细的分析和讨论,在网络仿真环境下实现了此协议并且分析比较了此协议与LEACH和PEGASIS的性能,实验数据表明此协议比现有协议具有更好的性能,充分证明了此协议的有效性和正确性。     

基于负载均衡的簇间路由协议

针对无线传感器网络簇头节点负载不均衡的问题,提出一种基于负载均衡的簇间路由协议.该协议通过记录邻居簇头节点到Sink节点的最小跳数信息建立到Sink节点的多条路径,根据簇节点的剩余能量和负载选择合适的路径进行路由,从而实现了簇头节点间的负载均衡.仿真实验结果表明,该路由协议能有效地均衡网络负载和簇头节点能量消耗,减少数据传输延迟,延长网络生存时间.     

能量感知的无线传感器网络多路径路由研究

针对现有多路径路由协议AOMDV的不足,提出了适用于无线传感器网络的能量感知多路径路由协议IMEA.IMEA在建立链路不相关的多路径时能优先建立节点不相关的多路径,在主路径失效时能优先选择与主路径共用节点最少的作为次优路径,而能量感知的路径选择策略能均衡网络中节点的能量消耗,实现数据传输路径的低能耗.对IMEA进行了仿真实验,结果表明IMEA有效延长了网络的生存时间.     

煤矿无线传感器网络可靠数据传输协议

针对煤矿无线传感器网络数据流特点,设计了一种基于节点地理位置信息、集成MAC和路由的无线传感器网络可靠数据传输协议。该协议采用概率性唤醒工作方式,根据本地节点的连通度、节点自身的剩余能量信息和区域事件发生概率选择转发节点,同时引入备用节点,在主节点发生故障时自动转换为主节点进行数据转发,保证数据可靠传输。仿真结果表明,该协议能够降低无线传感器网络节点能量消耗,保证数据传输的实时性,提高数据传输的可靠性。     

WSN中基于代价函数的机会路由协议

在无线传感器网络中,因为节点自身的能量十分有限,容易出现能量过早耗尽,导致节点过早死亡的问题。针对该问题,文中提出了一种基于代价函数的机会路由协议。该协议采用代价函数作为优先级指标,在综合考虑剩余能量、节点间距离和链路质量的情况下,选择转发成本较低的邻居节点作为候选节点,并选择一条最优的路径进行传输,以缓解关键节点的能量消耗,解决网络负载不均匀问题,提高数据传输成功率。仿真结果表明,相比传统的机会路由协议ExOR,基于代价函数的机会路由协议提高了数据的吞吐量,从而延长了网络的生存周期。     

基于蚁群算法的WSN能量预测路由协议

LEACH协议中的簇头和基站采用一跳通信,导致能量消耗过快。为此,提出一种基于蚁群算法的无线传感器网络(WSN)能量预测路由协议。引入蚁群算法思想,簇头节点通过多跳方式与基站节点进行通信。在计算蚂蚁选择下一跳的概率时,考虑节点可能的能量消耗,避免路径选择过于集中。仿真结果表明,该协议能降低簇头能量消耗,延长网络寿命。     

无线传感网中基于能量矩阵的多簇头分簇算法

在能量异构的无线传感器网络环境下,提出了一种基于能量矩阵的剩余能量预测模型和新的聚簇路由协议。模型中引入卡尔曼过滤算法,协议中节点通过建立相邻节点剩余能量预测机制,使选举簇头节点的概率与节点当前剩余能量直接相关,以均衡节点的能量消耗,延长网络寿命。此外,还通过多簇头方法,提高数据传输可靠性。仿真实验结果表明,LEACH-EM协议在延长网络生命周期和减少能量消耗上比其他协议有了很大改善。     

水声传感器网络中基于相关性感知的路由协议

针对水声传感器网络数据传输效率低、能量消耗大的问题,提出一种基于相关性感知的路由协议。该协议根据路由过程中数据的相关性进行数据融合以减少通信量。通过平衡各节点的能量消耗,避免某些节点过早地耗尽能量而影响整个网络的生命周期。仿真结果表明,该路由协议可以在提高数据包传送率的同时,有效降低网络能量消耗。     

改进遗传算法的WSN节点最优路由选择策略

针对无线传感器节点数据传输过程中的能量消耗问题,为了提高节点数据传输实时性,提出一种改进遗传算法的无线传感器网络节点最优路由选择策略。根据无线传感器网络的拓扑结构将监测区域划分不同大小的簇,并根据节点剩余能量选择每一个簇的簇头节点,然后将簇头节点编码成遗传算法的个体,根据数据转发能量耗能和延迟时间构建个体的适应度函数,并通过模拟自然界生物进化过程中的选择、交叉、变异等操作,找到节点数据转发的最优路径,在Matlab 2012平台上对数据路由算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,相对其他路由选择策略,提出的路由选择策略不仅可以均衡各个传感器节点的剩余能量,而且大幅度减少了数据转发路由过程中的能量消耗和延迟时间。     

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。     

基于分区的能耗均衡路由协议

为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议.该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应".仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量.     

基于LS-RTS机制和功率可调路由的跨层协议

为了降低线型无线传感网络能耗和传输延时,在改进CLM协议跨层方法的基础上融合其他经典机制,提出了一种适应线型拓扑结构的跨层协议。协议删除中继路由判决以优化原通信判决门限;对节点统一标记链编号形成新LS-RTS机制以提高链路传输率;精简时隙单元和多跳传输时序降低数据传输时延;并引入功率可调路由减少节点路由计算负担以此降低节点能耗。仿真结果表明,相较于CLM和CLR-DCE等两种跨层协议,本文提出的I-CLM跨层协议在降低传输时延的同时整体能耗至少降低了18.75%和7.32%,一定程度上延长了网络生存时间。     

基于均匀分簇的无线传感器网络寿命最大化理论分析

无线传感器网络路由协议的一个重要目标是均衡节点能量消耗并延长网络寿命.基于均匀分簇的无线传感器网络模型,对网络寿命最大化进行了理论分析.在此基础上,提出了一种改进的数据传输方式,有效地均衡了节点的能量消耗,并显著地延长了网络寿命.模拟实验表明,在网络半径一定时,通过合理地选取最优的簇半径,可以最大化网络寿命.改进数据传输方式后的最大网络寿命比改进前的提高了13%.最后,结合该领域当前研究现状,指出了基于分簇路由协议的最大网络寿命未来的研究重点.     

WSNs中高效且适应性强的安全数据融合*

针对无线传感器网络中传感节点能量的有限性和无线链路的时变性,设计了一种高能效的、适应性强的安全数据融合算法EASDA。该算法在融合过程中基于非物理意义的模式码将传感器节点分成冗余集,在数据传输过程中利用数字喷泉码进行编码。仿真结果显示,该算法有效地减少了冗余数据的传输,使网络中能耗更加均衡,并且适应于任何删除信道。     

基于LT码数据分发协议性能分析

无线传感网络节点数目庞大,能量消耗大,传感器节点的计算和存储能力有限,网络丢包率较为严重。为了设计节能可靠的网络协议,降低节点的能耗,在TinyOS网络平台上设计实现了基于LT码的数据分发协议,在仿真环境TOSSIM上进行了性能分析,仿真结果表明,基于LT码的数据分发协议,更好的展示了LT码的无比率特性,提高了网络数据传输的可靠性,降低的网络负载。     

基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议

近年来,水下物联网和海洋物联网已经成为一个热门的研究方向,水声传感器网络路由协议作为海洋物联网的重要组成部分也得到研究人员的广泛重视。因此在HH-VBF协议的基础上,提出一种基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议——ES-HH-VBF协议。ES-HH-VBF协议在保留了将下一跳节点的位置信息作为计算节点转发因子的参考值的基础上,引入了节点剩余能量改进节点转发因子的计算方式,以此来均衡网络中的能量消耗;并且还将预设的距离阈值由HH-VBF协议中的固定值改为根据节点剩余能量变化的动态值,从而可以动态地控制数据冗余。为了验证ES-HH-VBF协议的性能,在水下传感器网络仿真器Aqua-Sim上对HH-VBF协议和ES-HH-VBF协议的性能进行了对比分析。仿真结果表明,随着节点发包间隔的增加,ES-HH-VBF协议的包传递率比HH-VBF协议的包传递率高4.2%左右,网络平均时延比HH-VBF协议低11.3%左右,网络平均能耗比HH-VBF协议低8.2%左右。通过对ES-HH-VBF 协议和HH-VBF协议的仿真实验分析可知,ES-HH-VBF协议在提高数据包传递率、降低平均能耗和降低平均延时方面具有较大优势。     

基于802.11ah井下监测传感网的RAW重分组研究

现有的ZigBee、超宽带、WiFi等井下无线传感网通信技术或传输距离短,或传输速率较低,或覆盖范围与接入设备数量受限,而IEEE 802.11ah协议满足井下无线传感网对传输范围、功耗、网络容量、传输速率等的要求,可用于井下监测传感网传输周期性监测数据。针对802.11ah协议中MAC层标准限制接入窗口(RAW)机制在进行传感节点分组时不灵活、易导致组间负载不平衡的问题,提出了一种基于时延优化的RAW重分组方法:根据数据包预计传输时间对所有传感节点重新分组,通过3次分组来减少RAW组内节点碰撞、降低传输时延。为实现RAW重分组,提出了关联标识符(AID)分组重分配方法:采用部分传感节点断开关联的方式,按重分组后的RAW组分批次为节点重新分配AID,并将AID与节点MAC映射,从而减小RAW重分组时间开销,避免AID重分配过程中因数据无法传输而导致网络性能下降。仿真结果表明,随着井下监测传感网中传感节点增多,RAW重分组方法较标准RAW机制的网络时延更小、吞吐量更大、丢包率更低,且重分组过程对网络性能影响较小。     

能耗均衡的多跳多路径认知分层路由算法

为了缓解频谱资源紧缺的现状,提高认知无线传感器网络能量消耗的均衡性,并减少网络的能量消耗,提出了一种适用于异构认知无线传感器网络的能耗均衡多跳多路径认知分层路由EMMCH算法。首先,根据节点剩余能量、节点位置和邻居节点密度改进了簇首选举概率;其次,结合竞争半径的概念,平衡区域簇首能耗;然后,根据节点信道可用性和剩余能量选举最优簇首,簇首总数依据动态选举的思想确定;最后,簇首节点选取剩余能量高、距离汇聚节点近且存在空闲信道的节点进行多跳传输路径规划,再结合沿途消耗和不均衡程度选取最优路径。仿真结果显示,与对比算法相比,EMMCH算法具有更长的生命周期、更高的稳定性、更多的数据传输量和更均衡的网络能耗。     

有限马尔可夫链的水声传感器网络协作中继算法

针对水下传感器网络误码率高,能量效率低等问题,基于有限马尔可夫链状态空间分析,提出一种水声传感器网络协作中继算法。该算法采用马尔可夫链状态空间获取协作节点的误码率和能量的状态转移概率。基于能量策略对中转节点进行判定,使网络优先保障对已采集的数据进行传输,提升传输效率。提出基于最佳中继选择的协作节点状态评价函数,使网络优先选择评价结果最高的协作节点作为转发节点,减少数据传输过程中的误码率和能量损耗。实验仿真结果表明,该算法相比基于增强型能源平衡数据传输的水声网络协议及水下网络自适应路由协议,数据包平均成功投递率分别提升了2.3%和3.1%,网络能量效率分别提升了10.6%和5.8%,在提升数据传输效率和减少网络能耗上具有较好效果。