事件驱动型传感器网络地址分配算法研究

无线传感器网络中的地址分配是应用的前提,但目前研究相对较少。分析现有的无线传感器网络地址分配协议,提出了一种基于最小跳数的按需分配的地址分配算法,在网络初始阶段构建最小跳数,当节点监测到事件根据最小跳数建立与Sink节点的通信,获取事件节点的通信地址。理论分析及仿真结果表明,该算法降低了协议自身的通信开销,满足了无线传感器网络中通信节点资源极其稀少和低功耗的需要。     

6LoWPAN无线传感器网络有状态地址配置方案*

提出一种基于分布式的6LoWPAN无线传感器网络有状态地址配置方案,其每个传感器节点都具有分配地址的权力且地址分配空间具有唯一性,从而将地址分配任务均匀地分布到每个传感器节点,实现了多个传感器节点的同时配置,提高了地址分配效率;同时,节点申请地址的控制信息的传输范围均控制在一跳范围内,降低了地址配置功耗,缩短了地址配置时间,延长了网络寿命。对所提方案与MANETConf、Strong DAD及LISAA的地址配置代价及地址配置延迟时间等性能参数进行了比较分析,分析结果验证了此方案的可行性和高效性。     

基于定位信息的无线传感器网络IPv6地址配置方案*

提出了一种利用传感器节点定位信息实现无线传感器网络IPv6地址配置的方案.此方案根据定位信息将无线传感器网络划分为多个簇,簇首节点采用无状态策略为簇内节点分配IPv6地址.分析了此方案与Strong DAD及MANETConf的重复地址检测开销、地址配置总开销及地址配置总延迟时间等性能参数,分析结果验证了此方案的性能优于Strong DAD及MANETConf.     

无线传感网络的MAC地址分配与更新算法

为降低无线传感器网络中传输节点地址所导致的能量消耗,提出一种动态MAC地址分配与更新算法。节点MAC地址由簇地址和簇内地址构成,通过簇合并构成簇地址复用区域以获得簇地址,为簇内各节点分配不等长的簇内地址。提出一种基于效用函数的地址更新策略,综合考虑各节点当前和历史耗能情况以决定簇内节点地址更新时机。仿真结果表明,该算法能够减少节点的平均地址长度,避免地址冲突,有效降低传输节点地址导致的能量消耗。     

基于地址空间的树型网络地址分配

无线传感器网络(WSN)是由大量部署在监测区域内的微型传感器节点通过无线通信方式组成的一个多跳、自组织的网络。分布式的环境感知能力和简单灵活的部署方式,使得WSN成为影响人们日常生活的重要因素;并且随着微电子技术和通信技术的不断发展,WSN已被广泛应用于国防军事、环境监测、医疗健康、智能家居和工业制造等领域。ZigBee是一种支持低速率传输、低功耗、安全可靠的面向可用产品及应用的无线个人局域网的全球标准,与蓝牙、Wi-Fi等其他无线个人局域网标准不同,其提供了低功耗的无线树状和网状网络,可以支持上千个无线传感器设备在网络中使用。ZigBee技术的分布式地址分配机制(Distributed Address Assignment Mechanism,DAAM)中存在网络孤立节点,这种情况导致闲置地址无法使用,且造成了资源浪费。针对这一问题,提出了一种新的树型网络地址分配和路由算法(Address Assignment Algorithm for Tree Network,AAN),在保持与原有协议兼容的基础上通过协调器节点对网络进行维护和控制,各节点根据算法设定的步骤依次进行地址空间分配。该算法可以减少网络中的闲置地址空间及网络中的孤立节点数,优化网络拓扑结构,减少建立与维护路由表所需的时间与存储空间。仿真实验结果表明,所提算法在地址分配成功率、孤立节点数以及网络深度方面优于DAAM算法。     

基于传感器节点IPv6地址自动配置研究

现有IPv6地址配置方法的研究较多是针对移动自组网,然而IPv6的地址自配置协议并不完全适用于无线传感器中,为了解决无线传感器中各个节点快速分配得到唯一的地址,针对无线传感器网络提出了一种可以自动分配IPv6地址的协议WSNACP(Wireless Sensor Automatic Configuration Protocol),协议根据节点电量的多少确定一个值,并根据该值进行状态分配,高于此值的为代理状态和竞争状态,其他为普通状态。当代理节点离开网络时,竞争者将成为新的代理节点,为新加入节点分配地址。实验结果证明,该算法的预测准确率高于传统算法,附带的额外开销较小。     

基于Nios(R) Ⅱ/S的通用无线传感网络节点设计

无线传感器网络是一项基于无线网络通信、在普适环境下可实现区域性信息采集的网络技术.基于Nios Ⅱ系列32位RISC嵌入式处理器Nios(R) Ⅱ,采用创新的三维IP地址分配法,结合传统无线网络技术和MAC协议,设计了一个通用性较强的无线传感器网络模型.同时利用太阳能和节点自身携带微型电池协同供电,太阳能充电的双模式供电法,在无线传感网络的能源问题上作出了改进.     

适用于ZigBee网络的借地址分配算法

无线传感器网络使用ZigBee技术默认的分布式地址分配机制(DAAM)为节点分配地址时没有考虑到网络拓扑结构的优化,造成了网络深度的浪费。为此,提出一种ZigBee网络分布式借地址分配(DBAA)算法,通过为节点分配两跳通信范围内的空闲地址优化网络拓扑,从而提高节点获得地址的成功率。理论分析和仿真结果表明：DBAA算法在地址分配成功率、平均通信开销和平均耗时方面性能优于DAAM和SLAR方案。     

移动自组网中的MAC地址动态分配

减小动态源路由协议DSR的开销、提高无线信道的利用率的关键是在协议运行时,使用1 B的MAC地址对节点进行标识.该文研究了如何为特定IP地址标识的网络节点动态分配MAC地址,实现了一种基于预测的无冲突MAC地址动态分配方法,其中所引入的开销较低.实际应用表明,该分配方法具有较强的适用性、可靠性.     

基于Nios~ II/s的通用无线传感网络节点设计

无线传感器网络是一项基于无线网络通信、在普适环境下可实现区域性信息采集的网络技术。基于Nios II系列32位RISC嵌入式处理器Nios II,采用创新的三维IP地址分配法,结合传统无线网络技术和MAC协议,设计了一个通用性较强的无线传感器网络模型。同时利用太阳能和节点自身携带微型电池协同供电,太阳能充电的双模式供电法,在无线传感网络的能源问题上作出了改进。     

一种WSN分簇路由协议研究和实现

近年来,我国兴建了众多基础设施,基础设施的健康监测直接关系着人们的生命和财产安全,也关系着基础设施的正常运行,因此研究面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议至关重要.目前已经有多个成熟平面路由协议和分层路由协议,但它们都存在传感器节点能量有限、结构简单等缺陷.为了延长网络寿命、提高信息传榆的可靠性,就需要对现有的路由协议做一些改进,以适应大规模的无线传感器网络.首先分析了设计无线传感器网络路由协议时面临的挑战,分类总结了典型的无线传感器网络路由协议及其优缺点;然后在详细分析LEACH协议的基础上,对LEACH协议在簇头节点选择和簇间路由方面进行改进,提出了面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议.将分簇优化算法和簇间多跳路由算法相结合,组成面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议.实验仿真表明,该路由协议有效地均衡了网络的能耗,推迟了多数节点的死亡,延长了网络的有效寿命.     

A simple, least-time, and energy-efficient routing protocol with one-level data aggregation for wireless sensor networks

The area of wireless sensor networks (WSN) is currently attractive in the research community area due to its applications in diverse fields such as defense security, civilian applications and medical research. Routing is a serious issue in WSN due to the use of computationally-constrained and resource-constrained micro-sensors. These constraints prohibit the deployment of traditional routing protocols designed for other ad hoc wireless networks. Any routing protocol designed for use in WSN should be reliable, energy-efficient and should increase the lifetime of the network. We propose a simple, least-time, energy-efficient routing protocol with one-level data aggregation that ensures increased life time for the network. The proposed protocol was compared with popular ad hoc and sensor network routing protocols, viz., AODV ( [35] and [12]), DSR (Johnson et al., 2001), DSDV (Perkins and Bhagwat, 1994), DD (Intanagonwiwat et al., 2000) and MCF (Ye et al., 2001). It was observed that the proposed protocol outperformed them in throughput, latency, average energy consumption and average network lifetime. The proposed protocol uses absolute time and node energy as the criteria for routing, this ensures reliability and congestion avoidance.     

一个新型分布式无线传感器分层路由协议

IEACH算法假定所有节点都可以和Sink节点通信,致使其不适合大规模网络场景下的应用。一些研究机构力图对IEACH进行改进,但是这些改进本身要么需要大量的计算,要么需要占用大量的存储,不适合在实际应用中使用。在分析现有算法的基础上,提出了一种分布式的、簇间多跳的无线传感器分层路由协议MSRP,并在OMNET＋＋平台上进行了仿真。算法通过簇间多跳机制提高协议的扩展性;协议提出了基于邻接度、剩余能量等信息的随机数加权簇头选举机制,使簇头的分布更加合理;协议提出“虚拟Sink层技术”缓解“通信热区”问题,抵御Wormhole攻击。仿真结果表明,MSR路由协议有较低的能耗、良好的扩展性,适合在大规模网络场景中使用。     

SEEM: Secure and energy-efficient multipath routing protocol for wireless sensor networks

A Wireless Sensor Network (WSN) is a collection of wireless sensor nodes forming a temporary network without the aid of any established infrastructure or centralized administration. In such an environment, due to the limited range of each node’s wireless transmissions, it may be necessary for one sensor node to ask for the aid of other sensor nodes in forwarding a packet to its destination, usually the base station. One important issue when designing wireless sensor network is the routing protocol that makes the best use of the severely limited resource presented by WSN, especially the energy limitation. Another import factor required attention from researchers is providing as much security to the application as possible. The proposed routing protocols in the literature focus either only on increasing lifetime of network or only on addressing security issues while consuming much power. None of them combine solutions to the two challenges. In this paper, we propose a new routing protocol called SEEM: Secure and Energy-Efficient multipath Routing protocol. SEEM uses multipath alternately as the path for communicating between two nodes thus prolongs the lifetime of the network. On the other hand, SEEM is effectively resistive to some specific attacks that have the character of pulling all traffic through the malicious nodes by advertising an attractive route to the destination. The performance of our protocol is compared to the Directed Diffusion protocol. Simulation results show that our protocol surpasses the Directed Diffusion protocol in terms of throughput, control overhead and network lifetime.     

一种新型能耗优化的无线传感器网络成簇算法

能量消耗一直是限制WSN广泛应用的热门问题之一,能源容量的大小对各个传感器节点产生重要的影响.针对WSN中能耗过快,以及网络区域内能量消耗不均衡而导致的网络生命周期缩短的问题,同时为了提高WSN的能量利用率,提出了一种新型能耗优化的无线传感器网络非均匀成簇算法(UCNE).该算法首先根据节点的历史能耗来竞选簇头节点,将整个网络划分为不均匀的簇群从而平衡簇内节点通信与簇间节点通信的能耗.其次设立新的能量阈值作为网络重新分簇的标准,减少了频繁分簇造成的不必要的控制消息能耗.最后为了降低簇头节点的负担,竞选副簇头节点作为中继转发节点转发主簇头加工的数据并根据权值选择向前向簇头节点传递数据.通过对比相关协议,UCNE协议在平衡网络能耗,延长网络寿命方面表现更优.     

基于Memetic算法的WSN分簇协议的研究 *

针对无线传感器网络的寿命和覆盖优化,提出了一种基于Memetic算法和节点休眠-唤醒调度策略的复合文化基因聚类协议(Composite Memetic Algorithm Clustering Protocol,CMACP)。算法首先运行文化基因算法初始化需要激活的节点并规划相邻冗余节点,其中遗传算法和局部搜索算法能保障得到最优的初始节点分布。随着网络的运行,当某个节点因能量耗尽而丢失覆盖目标时,休眠调度策略选择激活最优相邻节点弥补覆盖漏洞。仿真实验表明,与其他WSN分簇协议相比,CMACP能较好的延长WSN稳定周期生存时间,并且提高WSN对感知区域的覆盖能力。     

PEACH: Power-efficient and adaptive clustering hierarchy protocol for wireless sensor networks

The main goal of this research is concerning clustering protocols to minimize the energy consumption of each node, and maximize the network lifetime of wireless sensor networks. However, most existing clustering protocols consume large amounts of energy, incurred by cluster formation overhead and fixed-level clustering, particularly when sensor nodes are densely deployed in wireless sensor networks. In this paper, we propose PEACH protocol, which is a power-efficient and adaptive clustering hierarchy protocol for wireless sensor networks. By using overhearing characteristics of wireless communication, PEACH forms clusters without additional overhead and supports adaptive multi-level clustering. In addition, PEACH can be used for both location-unaware and location-aware wireless sensor networks. The simulation results demonstrate that PEACH significantly minimizes energy consumption of each node and extends the network lifetime, compared with existing clustering protocols. The performance of PEACH is less affected by the distribution of sensor nodes than other clustering protocols.     

无线传感器网络的节点部署方法的研究进展

无线传感器网络正成为全球关注的热点领域,节点部署是无线传感器网络工作的基础,它直接关系到网络监测信息的准确性、完整性和时效性,但目前对这一方面的研究还比较少,研究工作远落后于其它方面.对节点部署的相关问题进行了阐述.在分类与比较的基础上系统的综述了近几年来节点部署方法的研究进展,讨论了目前存在的问题和需要进一步研究的方向,旨在对以后的研究提供参考.     

无线传感器网络的安全分簇路由协议

在无线传感器网络(WSN)中,安全问题已经成为一个重要的问题.但在现有的WSN路由协议中,很多仅考虑节能因素而没考虑安全因素,而那些专门为安全而设计的路由协议则一般开销较大算法复杂,难以在WSN中实施.为解决问题,提出了一种安全节能的分簇路由协议SEEC,它综合了安全高效的SEER路由协议以及基于剩余能量的非均匀分簇路由协议两者的优点:节点仅仅需要完成数据传感等简单功能.而由基站完全控制簇的管理和路由选择,不仅节约了节点能量,而且防止了恶意节点的攻击;另外,对节点的非均匀分簇,更进一步节约了能量.分析和仿真结果表明,方案不仅能够提供很好的安全性,而且有效地延长了网络生存时间.     

无线传感器路由协议

对近年来无线传感器网络路由协议的最新研究进展进行了讨论和综述，描述了设计无线传感器网络路由协议所面临的问题与挑战，着重对这些具有代表性的路由协议进行对比、分析和分类阐述，并在此基础上提出了设计路由协议应遵循的原则，为进一步的研究提出了新的课题．