一种基于休眠机制和簇化树的WSN能量有效路由

有效地使用传感节点的能量进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作。为此,提出基于休眠机制和簇化树的能量有效路由SMTCER(Sleep Mechanism and Tree-base Clustering Energy-efficient Routing)协议。SMTCER协议引用休眠机制,让部分传感节点休眠,并将传感网络进行簇划分,每个簇里产生一个簇头,由簇头收集数据。同时,利用普里姆算法建立最小Spanning树,传感节点沿着树传输数据。最终,由簇头融合数据,并向基站传输。仿真结果表明:提出的SMTCER协议能够有效利用能量,比LEACH协议和PEAGSIS协议的网络寿命分别提高了250%、33%。     

链-树型无线传感器网络路由协议

无线传感器网络是由大量传感器节点组成的自组织网络,具有密集性和随意分布的特点,可实现恶劣环境下的数据监测。简要介绍两种典型的无线传感器网络路由协议,并综合两者的优点,提出一种新的基于能量效率的链一树型无线传感器网络路由协议。该协议可有效降低节点能耗,适合在大规模无线传感器网络和节点能量不均衡的网络中应用。     

粒子群优化算法实现的WSN路由协议的可靠性验证

针对无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)中传感器节点能量的有限性,通过改进WSN路由协议来降低整个网络的能耗,从而提高其生命周期。主要分析粒子群优化算法实现的WSN低能耗路由协议(PSO-LP)与经典LEACH协议和基于粒子群算法的LEACH协议LEACH-PSO相比的优越性,并通过MATLAB仿真实验从生命周期、网络剩余总能量、簇头节点分布等方面验证了PSO-LP协议使传感器节点的能量利用率达到最大化,显示了PSO-LP算法在均衡网络能耗方面的有效性。     

无线传感器网络路由协议改进方案

针对无线传感器网络中节点能量的有限性问题,在LEACH协议基础上,采用新型的簇首选择机制,通过考虑候选节点的剩余能量、地理位置等参数来优化簇首选择,从而避免了低能耗和位置不佳的节点被选为簇头;同时为避免簇头节点能耗过多,引入节点度的概念;然后根据簇头离基站的距离对区域进行划分,实现多跳传输,进而保证了网络内节点能量负载的均衡性。仿真实验结果表明,新的算法机制能够更好地均衡网络内的节点能量,从而延长了节点与网络的寿命。     

基于BWAS的无线传感器网络动态分簇路由算法

为加快无线传感器网络路径搜索速度,减少了路径寻优能量消耗,提出了基于最优-最差蚂蚁系统(best-worst out system,简称BWAS)算法的无线传感器网络动态分簇路由算法.该算法是基于无线传感器网络动态分簇能量管理模式,在簇头节点间运用BWAS算法搜寻从簇头节点到汇聚节点的多跳最优路径,以多跳接力方式将数据发送至汇聚节点.BwAS算法在路径搜寻过程中评价出最优最差蚂蚁,引入奖惩机制,加强搜寻过程的指导性.结合动态分簇能量管理,避免网络连续过度使用某个节点,均衡了网络节点能量消耗.通过与基于蚂群算法(ACS)的路由算法仿真比较,本算法减缓了网络节点的能量消耗,延长了网络寿命,在相同时间里具有较少的死亡节点,具有较强的鲁棒性.     

基于TinyOS2.x的WSN图形化仿真平台设计与实现

由于无线传感器网络(WSN)规模大、难以人工维护等特点,仿真实验成为评价大规模无线传感器网络性能指标的重要方法。TinyOS2.x仿真工具TOSSIM只能在字符界面中进行无线传感器网络仿真,并且TOSSIM无法实现节点能量监测。针对现有TOSSIM的不足,根据改进的能耗模型,提出了一种无线传感器节点的剩余能量计算算法;并根据剩余能量计算算法,设计了TinyOS2.x传感器节点剩余能量计算组件和传感器节点应用程序,通过Qt软件开发技术设计了图形化仿真软件。实验结果表明,改进的仿真工具可以直观、准确地实现无线传感器网络实时仿真。     

无线传感器网络节点周期性休眠时间同步研究

为了实现无线传感器网络节点的有效时间同步,采用了OMNeT＋＋仿真工具,并改进了TPSN算法,提出了一种无线传感器网络节点周期性休眠时间同步算法。算法分为发现及收集子节点信息和节点同步两个阶段,实现了对无线传感器网络节点的实时精确时间同步。仿真结果表明,该时间同步算法能实现对网络节点十分准确的同步。     

基于新分簇路由算法的温室监控网络节能研究

针对设施农业发展需求,根据温室结构特性,从能量高效与节点可信度方面出发,提出了一种新的3层无线传感器网络分簇路由算法。该算法分别在簇头节点的选择、簇区的形成和簇间路由通信方式上进行了改进,在簇的形成过程中同时考虑了节点的能量与位置信息,提出了新的簇头选择权值参数,并在选出的第1层簇头节点的基础上,进行阈值划分,均衡了网络的能耗与通信负载。仿真与实际应用结果表明,该算法在节点的能量消耗、网络通信流量等方面优于传统分簇路由协议,应用于温室监控项目中时,新的组网协议体积小,节省能量,均衡了各监控传感器节点的能耗负担,获得较好的拓扑结构,延长了1.5倍网络生命周期。     

具有能量获取能力的低功耗ZigBee无线传感器网络节点设计

基于ZigBee技术的无线传感器网络具有巨大的应用前景。由于网络节点能量有限,如何设计低能耗的ZigBee无线传感器网络节点,最大限度地利用自身能量,同时从环境尽可能获取能量,是提高网络节点生命周期的二大关键问题。本文一方面系统分析了ZigBee无线传感器网络节点中各个部分引起的能量消耗,提出从节点硬件结构和网络协议两方面来降低网络系统能耗,延长网络生命周期的策略。另一方面提出从环境中获取能量的ZigBee无线传感器节点设计思想,设计开发了具有能量自获取能力的ZigBee无线传感器网络节点,用太阳能光伏电池和风能发电机作为生能器件,用超级电容器和锂离子电池作为储存器件,并采用低功耗的能量获取管理策略,实现了能量的自动获取与充分利用。     

无线传感网中基于优化休眠时间的缓解能耗算法

无线传感网络广泛应用于各类领域。而有限电池功率限制部署WSNs,降低节点能耗已成为研究焦点。保存能量的最常用方法就是节点采用休眠-唤醒机制。为此,提出基于优化休眠时间的缓解能耗算法(IST-REC)。IST-REC算法通过动态设置节点的休眠时间,进而提高节点的能量效率。IST-REC算法先建立感测异常事件模型,并预测下一件异常事件的发生率,然后依据节点剩余能量因子和数据危及度因子建立成本函数。通过成本函数平衡网络能耗和异常事件的检测时延间的矛盾。最后,通过对分法求解成本函数,得到最优的休眠时间。实验数据表明:提出的IST-REC算法能够有效地降低能耗,且在不增加检测异常事件时延的同时,延长了网络寿命。