Dynamic cluster head for lifetime efficiency in WSN

Saving energy and increasing network lifetime are significant challenges in wireless sensor networks （WSNs）. In this paper, we propose a mechanism to distribute the responsibility of cluster-heads among the wireless sensor nodes in the same cluster based on the ZigBee standard, which is the latest WSN standard. ZigBee supports ad hoc on-demand vector （AODV） and cluster-tree routing protocols in its routing layer. However, none of these protocols considers the energy level of the nodes in the network establishing process or in the data routing process. The cluster-tree routing protocol supports single or multi-cluster networks. However, each single cluster in the multi-cluster network has only one node acting as a cluster head. These cluster-heads are fixed in each cluster during the network lifetime. Consequently, using these cluster-heads will cause them to die quickly, and the entire linked nodes to these cluster-heads will be disconnected from the main network. Therefore, the proposed technique to distribute the role of the cluster head among the wireless sensor nodes in the same cluster is vital to increase the lifetime of the network. Our proposed technique is better in terms of performance than the original structure of these protocols. It has increased the lifetime of the wireless sensor nodes, and increased the lifetime of the WSN by around 50% of the original network lifetime.     

基于能耗优化的AODV路由协议

在无线传感器网络中,为了优化和平衡各节点的能量消耗从而达到延长了网络寿命的目的,提出了一种基于能耗优化的AODV(E-AODV)路由协议。E-AODV优先选择剩余能量较高的节点参与路由同时选择能耗相对较小的路径作为路由,引进了被动更新路由和动态调整发射功率两种机制。NS-2仿真结果表明:与传统AODV相比,E-AODV降低了网络的整体能耗,有效均衡使用各节点的能量,延长了网络寿命。     

一种新的跨层功率控制无线传感器网络路由协议

无线传感器网络中通信终端的能量非常有限,但在许多应用场景下,节点的能量消耗较大,因此采用有效的功率控制策略非常重要。利用信道增益的对称性,在AODV协议的基础上提出了一种不依赖于地理位置信息的跨层功率控制路由协议PBAODV(Power aware Based AODV),分析与实验表明该协议在不影响其他网络性能指标的前提下,有效的降低了系统整体能耗。     

无线传感器网络节点的低功耗设计

无线传感器网络(WSNs)能够协作地实时监测、感知和采集各种环境对象的信息,并将信息传递给系统用户主机进行分析处理。节点具有感知和路由的功能,在实际的应用中,功耗是影响节点工作寿命的关键因素。设计分析了WSNs系统功率消耗的构成,并从硬件和软件方面提出和总结了WSNs的低功耗设计方法,设计了一种低功耗的WSNs节点,并进行了测试,结果证明:该方法适合WSNs节点的应用,具有易使用、低功耗特点。     

AODV和AOMDV路由协议性能仿真与分析

使用NS-2仿真软件,选取分组投递率、端到端的平均时延、归一化的路由开销和路由发现频率4个指标对AODV和AOMDV路由协议进行了性能仿真,通过改变业务源连接数目、节点的暂停时间分析比较这些参数对2个协议性能的影响,研究结果表明了AOMDV多径协议的优越性。并提出了对AOMDV协议的改进。     

无线传感器网络中的节能路由算法研究

对无线传感器网络的节点能耗不均衡和传输时延的问题进行了研究,提出一种新的路由算法。该算法通过建立最小跳数和对节点剩余能量的保护,使得数据包沿着能耗最优的路径向Sink节点发送。在MATLAB环境下对该机制进行了仿真实验。实验结果表明,该算法能降低能耗,均衡和延长网络生存时间。     

无线传感器网络节点任务调度与功耗管理算法研究

针对有能量采集系统的无线传感器网络节点异质多核SoC平台,从提高能量利用效率的角度,提出了一种任务调度与功耗管理算法.该算法处理实时有截止时间并有相互依赖关系的任务,任务执行在多个电压可调的处理单元上.通过对节点系统能量采集行为和应用情况进行分析建立了问题模型,并运用运筹学软件LINGO对模型做了求解.利用多组随机输入的任务流图对模型与算法进行了验证,该算法在功耗与时间约束范围内确实能有效提高系统的能量利用效率.     

WSN中基于能量和距离的自适应分层路由算法

针对无线传感器网络中能量受限的问题,提出了节能的、负载均衡的分层路由算法EDUC（energy-based and distance-based unequal clustering algorithm）。EDUC用基于能量和距离的概率模型产生候选簇头;同时,EDUC利用定时器,使局部区域内剩余能量多的候选簇头成为簇头,并且根据能量和距离计算簇的半径。普通节点根据能量和距离计算候选节点的权值,加入权值最大的簇头。在构建多跳路由时,簇头根据候选节点的剩余能量、簇内和簇间通信代价选择最优的中继节点。在OMNet＋＋平台上的仿真结果表明,与其他算法相比,EDUC能够有效地均衡能量消耗,降低节点死亡速度,从而延长网络生命周期。     

基于OCBC的WSNs分簇优化策略

针对无线传感器网络(WSNs)能量负载不均衡问题,为延长网络生存周期,提高能量利用效率,提出了一种基于OCBC的分簇优化策略.首先,通过经线和纬线对网络进行非均匀划分,同时根据节点的地理位置和剩余能量来竞选簇首.然后,非簇首节点选择距离较小且能量较大的簇首加入,从而构建成簇.仿真结果表明:该策略很好地促进了网络能耗均衡,延长了网络生命周期.     

井下无线传感器网络AODV和DSDV协议的仿真对比

通过分析当前煤矿安全监测无线传感器网络的路由特点及其对应的掘进工作面典型的系统方案,比较当前无线传感网络中比较经典的AODV和DSDV路由协议,为了考察这两种路由协议在矿井下的性能,使用NS2网络仿真软件的Shadowing模式,选取包成功投递端到端的平均延时、包成功投递率、路由协议负载这三个衡量指标对AODV与DSDV路由协议进行了性能评估,研究结果表明在节点相对少的掘进巷道场景下DSDV协议表现出较好的特点和很好的鲁棒性,为满足井下实时监测网络的应用需求提供一种方案.     

一种无线传感器网络跨层能量模型及能耗计算

首先提出了一种基于无线传感器网络数据链路层的跨层能量模型。该能量模型考虑了网络层、物理层以及信道对能量损耗的影响。然后通过NS2仿真确定了模型中的重要因素对能耗的影响,并在此基础上推导了计算能耗的数学模型。最后通过对仿真结果的拟和得出模型中的参数,从而获得了能耗的计算公式。     

无线传感器网络聚类改进层次路由协议

无线传感器网络（WSN）是一种全新的信息获取和处理技术,通常被部署在恶劣的环境中。因此能源供应一直是WSN研究的一个重要问题。层次路由协议能够有效地延长网络生存时间,已经成为无线传感器网络研究中的热点。提出了一个新的层次路由协议MHLAH,结合了LEACH和HeeD的优点,它能够合理地分布簇头节点,采用多跳的路由传输协议,延长网络的生存时间。仿真实验结果表明,与传统的LEACH和HeeD协议相比,MHLAH协议有效地平衡了网络中传感器节点的能量消耗,延长了无线传感器网络的生存周期。     

无线传感器网络GEAR协议的一种改进方案

无线传感器网络(W SNs)被认为是未来改变世界的十大技术之首,但有限的计算、存储和通信能力,尤其是严重受限的能量使其应用前景面临巨大挑战,W SNs在应用之前需要解决许多关键问题,能量问题即是其中之一。能量对于W SNs的生命周期具有决定意义,设计W SNs路由协议需要重点考虑能耗问题,针对W SNs的GEAR路由协议,提出一种能耗上的改进方案并进行仿真,仿真结果显示:该方案能明显降低能耗。     

基于协作MIMO的WSNs能耗均衡路由算法

根据无线传感器网络(WSNs)能耗不均衡的特点,基于协作多输入多输出(MIMO)技术,提出了一种能耗均衡的协作路由算法—EBCR算法.算法在保证全网均匀分域的前提下,确保域首均匀分布,其次,根据预设的性噪比门限范围来确定协作节点的可选集,再综合考虑可选节点的剩余能量、信道状态和到达域首节点的距离,选择出域首节点的最优协作节点.实验结果表明:该算法较其他算法在网络生存时间,能量效率,平衡网络能耗方面都有较大改善.     

基于ZigBee技术的连栋温室低功耗环境监测系统设计

针对连栋温室环境监测系统布线困难、监测低效、部署不灵活等问题,设计了一种基于无线传感器网络的低功耗监测系统.以CC2530为核心构建传感器节点,以ZigBee技术构建树状无线传感器网络覆盖整个温室范围,搭配现场PC构建现场自动化监测系统,24h监测环境变化;在传感器节点中进行硬件和软件的低功耗优化设计,降低建造和维护成本,添加时间同步管理和电源管理,增加系统可靠性.初步试验表明:系统能以较低的功耗(提高96.3％)实现数据的准确采集,符合科研和精细化生产的应用要求.     

基于ZigBee的低功耗无线传感器网络改进协议

如何降低无线传感器网络(WSNs)节点的能耗来延长网络寿命是非常重要的,无线网路的性能主要取决于MAC协议,若要降低节点能耗,合理的设计与改进MAC协议就成为一个关键性问题.主要介绍了无线传感器网络中的ZigBee技术发展与应用,针对相关能耗问题,将延迟测量时间同步(DMTS)算法融入到ZigBee网络中,同时引入了基于S-MAC协议机制的周期性侦听/睡眠、碰撞避免等措施对协议进行改进,通过仿真与基本协议进行比较.仿真结果表明:改进的协议能够有效降低网络节点能耗.     

无线传感器网络能量管理研究

传感器节点能量受限的特点使能量管理成为无线传感器网络(WSNs)设计的一个重要内容。对近年来无线传感器能量管理的研究进展进行了讨论和综述,指出了WSNs能量管理面临的问题与挑战。在分类阐述和比较当前具有代表性的各种休眠机制的同时,介绍了动态电压调节、动态功率管理、数据融合等能量管理策略。最后,指出了WSNs能量管理的未来发展方向。     

基于和声搜索的低延迟和低能耗无线传感器网络

应用和声搜索算法解决无线传感器网络中低延迟和低能耗两方面性能指标的双目标优化问题.首先分析网络中延迟和能耗模型,建立目标函数.其次在找寻最优路径时,采用基于优先级的路径编码方案,迭代更新和声记忆库.最后在Matlab仿真环境下对100个节点的网络进行仿真实验.结果表明:在无线传感器网络传输路径建立中,能耗与延迟因素相互制约,而根据用户对延迟与能耗需求不同,可以控制传感器网络数据传输路径的选择.     

分簇无线传感器网络中全局最小能耗传输策略

无线传感器网络能量均衡策略中存在能耗大小的问题。在圆形的网络模型中,通过比较不同分环数下总能耗大小,得出在能量均衡前提下,能耗最小的网络分环数。算法同时能够明确网络所需的最优簇头数。实验数据表明,该策略可以最大限度的减少节点能耗,延长网络寿命。     

基于网格拓扑的无线传感器网络低能耗路由策略

针对无线传感器网络的能量消耗,提出了一种新型高效的低能耗路由算法。基于网格拓扑结构,主要解决了延迟约束下的中继节点选择问题。通过将问题转化为0～1整数线性规划,可以得到最终的中继选择。所研究的算法主要应用于实时无线传感器网络系统,它能够在满足延迟约束的条件下给出低能耗的路由策略。仿真结果表明:提出的算法能有效地减少无线传感器网络的能量消耗,延长网络寿命。