一种能量消耗相关的传感器网络中继节点布局策略

在传感器网络技术应用的某些领域中,传感器节点位置固定,并且有些距离汇聚节点太远,需要加入中继节点转发数据.如果某些中继节点承担了过多的数据转发量,会过早耗尽能量,从而影响了网络的生存周期.针对该种情况,提出一种实现各节点能量均衡消耗的中继节点多级布局策略,基于该策略,还提出两种能够有效减少中继节点数目的策略:数据的分流策略和数据的汇集策略.     

一种基于改进粒子群的无线传感器网络层次化聚类协议

延长网络的生存周期是无线传感器网络路由设计的主要目标之一。簇头的高能耗是网络快速死亡的一个重要原因。提出一种基于改进粒子群PSO( Particle Swarm Optimation)的无线传感器网络聚类路由协议IPSOCH。利用中继节点来分担簇头数据转发的任务,减轻簇头节点的负载,并利用改进的粒子群算法通过节点的剩余能量信息和位置信息来选择簇头和中继节点。仿真实验表明,IPSOCH协议比起现有的几种路由协议,能有效提高能量使用率,延长网络生存周期。     

无线传感器网络中数据量转移的能量均衡策略

无线传感器网络中各节点能耗不均衡严重影响了网络的生命周期。首先通过理论分析得出了圆形区域网络的数据量转发和能量消耗特性,其次阐述了如何选择最优的发射功率使得网络寿命最长,最后为进一步降低网络能耗,提出了一种有效的数据量转移的能量均衡策略,数值仿真结果证明该策略可以有效降低整网能量消耗,延长网络生存周期。     

巷道环境中继节点部署近似算法

为延长巷道中无线传感器网络的生存周期,减少感知节点进行长距离传输信息消耗能量,提出了在位置受限的巷道中部署最少数目中继节点的近似算法ACRNP.利用线性规划计算得到部署中继节点数目的下界(即最优解),并通过大量数值实验将近似算法与最优解进行比较.模拟算例表明,该近似算法的结果非常接近于最优解.据我们所知,我们是第一个将受限的中继节点部署在狭长环境中,且该近似算法近似比率为1.     

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议*

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。     

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...     

非均匀部署WSN的能量空洞避免策略

分析无线传感器网络中各个节点位置上的数据及能量负载,提出一种新的非均匀部署策略,在网络中均匀部署满足监测需要的工作节点,但在近sink区域部署更多不感知数据,只转发数据的中继节点,以实现网络的能量消耗均衡,并分析传感器节点最优传输半径优化问题。实验结果表明,该策略能够有效降低网络能耗,延长网络寿命。     

放置中继节点解决无线传感器网络能量空洞问题

在无线传感器网络中,传感器节点往往采用多跳的方式进行数据传输,造成了基站sink周围节点能量消耗过快,易形成能量空洞问题。针对这个问题,提出了一种改变中继节点能量的能耗均衡策略,即将中继节点的能量加大为原传感器节点能量的数倍,同时减少中继节点的数量。理论分析和仿真结果表明,这种方法有效地解决了能量空洞问题。考虑到成本和数据冗余问题,在中继节点数为理想数目的3/5时,网络能耗没有太大的提高,即放置少量的中继节点也能达到能耗均衡的目的。     

多媒体传感器网络中基于两跳簇结构的图像传输方案

与传统无线传感器网络节点能量绝大部分消耗在无线收发上不同,无线多媒体传感器网络中数据处理与传输能耗具有“均匀“分布的特点.通过分析表明,传统无线传感器网络簇结构下的数据传输策略并不适合于无线多媒体传感器网络.因此提出了一种基于两跳簇结构的图像传输方案,通过增加中继节点负责图像的压缩编码和转发,在减小相机节点图像传输能耗的同时,大大缓解了相机节点和簇头的图像处理能耗压力.仿真结果表明,该图像传输方案极大的延长了网络的生命周期,非常适合于能量有限的无线多媒体传感器网络.     

传感器网络中一种实时的自适应时隙调度算法

无线传感器网络节点数目众多,MAC协议为节点分配工作时隙面临能量利用不高、节点延时较长等方面的难题。目前基于时隙调度的MAC协议一般采用等长的时隙大小,不能适应数据流量变化大的网络且忽略与网络层的融合,没有利用路由层信息来减低时隙分配算法性能代价。提出一种基于路由转发树的时隙调度算法（ATSA）,网络采用簇结构,在簇内构造一棵路由转发树,根据路由转发树形成的路径信息对节点实时获取节点每轮需要发送的数据量大小,根据节点的数据量大小来分配节点每轮需要的时隙,然后由簇头据此动态地为成员节点分配时隙,降低时隙划分的能量和时间代价,减少空闲侦听时间,避免串音。仿真表明,该算法有效地提高了网络能量利用效率,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。     

无线传感器网络中多sink节点优化部署方法

大规模无线传感器网络(WSN)环境下,当网络结构采用单一的sink节点时,容易造成sink节点周围的普通传感节点因为转发大量其他节点的数据,迅速消耗掉自身能量而使网络失效。为了延长网络寿命,需要降低传感节点到sink节点的跳数,而采用多sink结构是一个有效的方法。为此,需要考虑一定规模的网络中,应该布置多少sink节点,才能使得网络寿命最大化的同时网络成本最低。基于栅格网络结构,提出了多sink节点下的网络寿命模型和网络成本模型,并采用一种新颖的方法计算最大网络寿命成本比(RLC),推导出了保证网络寿命最大化的同时网络成本最低的sink节点个数的表达式。理论结果表明,该值与网络规模、关键节点数、节点收发功率以及普通节点和sink节点的成本等参数有关。最后通过仿真实验证明了该结论的正确性。     

一种IEEE 802.15.6 Two-Hop 拓扑扩展转发节点选择协议

IEEE 802.15.6标准提供了一种2-Hop的星形拓扑扩展结构用于节省单跳长距离通信带来的能量消耗,但该标准没有指明如何选择转发节点的机制.本文提出了一种IEEE 802.15.62-Hop的星形拓扑扩展结构转发节点选择协议ORR,通过请求转发的Relayed节点k广播包含自己的IDk、数据产生的频率FDatak和请求转发的持续时间TreqLenk的RelayNodeDiscovery消息,请求转发节点为自己转发数据;候选Relaying节点根据自己和已为转发的其他节点数据的能量消耗,在保留自己能量阈值EThreshi的情况下,单播发出响应RelayInfo消息;RelayInfo消息包含节点i自己的IDi,平均信噪比AvgSNRik和能提供转发的最长数据时间TmaxLenik;节点k根据这些参数选择最优或重新选择转发节点,提高了网络可靠性.性能分析与模拟实验表明:该协议在网络寿命和网络吞吐量方面优于传统的IEEE 802.15.6策略.     

基于SDMA应用的移动Sink节点的设计与实现

静态无线传感器网络(所有节点均为静止)不可避免地存在能量空洞(energy hole)、冗余覆盖(overlap)和热点(hot spot)等问题.在无线传感器网络中引入节点的移动性来解决上述问题.移动节点可以完成数据收集和转发等功能,有效地减少静态节点数据传输的跳数,节约静态节点的能量,延长网络的寿命.实现了一个基于ARM7内核的移动汇点DataTruck,具有容量大、速度快等特点.在此基础上引入SDMA(space-division multiple access)技术,在移动汇点上加入智能天线,使得该节点能同时接收同一频率上多个静态节点传输的数据.实验表明基于SDMA技术的移动汇点能高效地收集数据,并减少数据延时.     

Signal strength based routing for power saving in mobile ad hoc networks

The transmission bandwidth between two nodes in mobile ad hoc networks is important in terms of power consumption. However, the bandwidth between two nodes is always treated the same, regardless of what the distance is between the two nodes. If a node equips a GPS device to determine the distance between two nodes, the hardware cost and the power consumption increase. In this paper, we propose using a bandwidth-based power-aware routing protocol with signal detection instead of using GPS devices to determine the distance. In our proposed routing protocol, we use the received signal variation to predict the transmission bandwidth and the lifetime of a link. Accordingly, the possible amount of data that can be transmitted and the remaining power of nodes in the path after data transmission can be predicted. By predicting the possible amount of data that can be transmitted and the remaining power of nodes after data transmission, we can design a bandwidth-based power-aware routing protocol that has power efficiency and that prolongs network lifetime. In our simulation, we compare our proposed routing protocol with two signal-based routing protocols, SSA and ABR, and a power-aware routing protocol, MMBCR, in terms of the throughput, the average transmission bandwidth, the number of rerouting paths, the path lifetime, the power consumed when a byte is transmitted, and the network lifetime (the ratio of active nodes).     

移动自组织网络中一种基于多点中继策略的优化泛洪广播算法

多点中继(multipoint relaying,MPR)是一种有效的移动ad hoc网络即时泛洪广播策略.选择尽量少的邻节点以覆盖2跳(2-hop)范围内所有节点是MPR策略的关键.然而现有的基于MPR策略的泛洪算法忽视了转发节点之间所存在的共有邻接关系对结果的影响.在分析转发节点之间连接拓扑关系的基础上,发现尚未被覆盖的2跳节点集合的势(cardinality)可以进一步压缩,从而进一步减少冗余的转发节点.同时,讨论了利用自裁减(self-pruning)提升MPR性能的可能性.据此提出了基于共有邻接关系消除的自裁减辅助MPR优化泛洪广播算法(ECARSP).理论分析和实验结果表明,ECARSP在转发节点数量和网络负载等方面均要优于现有的移动ad hoc网络MPR泛洪算法.     

Bandwidth-based routing protocols in mobile ad hoc networks

In this paper, we propose a high performance routing protocol and a long lifetime routing protocol by considering the fact that the bandwidth between two mobile nodes should be different when distances are different. In the high performance routing protocol, to reduce the number of rerouting times, we take the bandwidth issue into account to choose the path with the capability to transmit the maximum amount of data with the help of the GPS. With exchanging the moving vectors and the coordinates of two adjacent mobile nodes, the possible link lifetime of two adjacent mobile nodes can be predicted. Subsequently, a path with the maximal amount of data transmission can be found. With regard to our proposed long lifetime routing protocol, to maximize the overall network lifetime, we find a path with the maximal remaining power after data transmission. With the link bandwidth and the desired amount of data transmitted, the consumption power is computed to obtain the remaining power of a mobile node. Accordingly, we can choose the path with the maximal predicted remaining power to maximize the overall network lifetime. In the simulation, we compare our high performance routing protocol with the AODV and LAWS in terms of throughput, rerouting (path breakage), and route lifetime. With respect to power consumption, we compare our proposed power-aware routing protocol with the POAD and PAMP in terms of the overall network lifetime and the ration of survival nodes to the all nodes.     

基于模拟退火的无线传感器网络最大生命期路由*

将节点功率控制与数据聚合有机结合,为进一步降低网络能耗提供了可能,但是也给路由算法的设计带来了新的挑战。为此,针对WSNs中结合数据聚合的节能数据传递方式进行了研究,提出了一种新的最大化网络生命期的路由算法。该算法采用模拟退火算法最优化数据聚合点的选择,均衡节点能耗,最大化网络生命期。仿真结果表明该算法性能明显优于现有算法,达到了提高网络生命期的目的。     

一种具有鲁棒性的异构传感器网络部署策略

无线传感器网络中部署适量的异构节点能够明显提高网络的数据传输成功率,可以有效地延长网络的寿命。针对实时监控网络的应用需求,提出一种具有鲁棒性的异构传感器网络部署策略,对异构网络中异构节点的部署方法、异构节点的数量以及普通传感器节点的定位方法进行了分析。仿真结果表明,该方法能够有效提高数据传输的成功率,降低普通节点的耗能,延长网络的生命时间。     

移动Ad Hoc网络中基于剩余生存时间的链路稳定性路由协议

在移动Ad Hoc网络中,链路的稳定性是网络性能的保证。提出一种基于剩余生存时间的链路稳定性路由协议—RLT-LSRP,该协议中当节点检测到分组接收功率小于某一阈值时,依据分组接收功率的变化来区分节点间相对运动的趋势,结合节点的动态属性和三角形几何定理,选择链路剩余生存时间最长的路径进行数据转发,在链路断开之前提前启动路由修复机制。实验结果表明:RLT-LSRP协议能够有效地减少路由失效次数,增强路由的稳定性,延长网络的生存时间。