基于重传的协作多跳水声网络能耗优化研究

针对水声网络的低能耗远距离传输问题,建立了具有反馈重传机制的协作多跳网络能耗模型,基于水声传播衰减和噪声特性通过曲线拟合的方式获得了最优衰减噪声因子的近似函数关系式,以简化能耗模型。仿真分析给出端到端总误包率要求下协作多跳水声网络每比特传输能耗与协作节点数、跳距、最大传输次数之间的关系。结果表明,多跳可以节省大量能耗。允许一次重传就足以对网络全局最小能耗带来较大节能增益,并有效减少最优协作节点数及提高最优跳距,从而能降低网络能耗对网络节点密度的要求,特别适合水声传感器网络应用。     

基于跳数场的无线传感器网络路由协议研究

研究了无线传感器网络路由机制;在分析了基于跳数场的多径路由协议的基础上,针对其存在节点负载不均衡的缺陷,提出了新的局部动态改变节点功率的路由算法,该算法在建立跳数场时选取出一跳扩展节点来分担一跳节点的负担,在数据传输过程中使用基于节点剩余能量和连通度的加权函数值作为转发节点的选择依据,均衡了中间节点的能耗;仿真实验表明,新的算法能够有效均衡负载,延长网络生存期.     

无线多媒体传感器网络能量均衡的多跳图像传输机制

针对由普通节点和图像节点组成的异构无线多媒体传感器网络,提出了基于图像节点邻域协作压缩的多跳图像传输机制MHIT。该机制在发送图像前,首先根据传输距离和路由跳数判断是否需要压缩图像,若压缩图像后再传输消耗更多能量,则直接发送图像;否则,图像节点将图像压缩任务分发给邻域内的普通节点协作完成,均衡了网络能量消耗,极大地缓解了图像节点的能耗压力。实验结果表明,MHIT有效解决了无线多媒体传感器网络因图像压缩而引发的能量空洞问题,明显延长了网络生存期,特别适合于大规模无线多媒体传感器网络远距离图像传输。     

负载均衡的多组跳数场路由决策机制

因为节点的随机撒布及无线传感器网络的流量不均匀特性,使得跳数场路由中的节点负载极不均衡。在充分论证跳数场路由性质基础上,针对此问题提出负载均衡的多组跳数场路由协议。该协议通过引入组内及组间均衡机制,较为有效地均衡了节点间的负载,从而较大程度地延长了网络生存期。模拟实验显示,改进后网络寿命较之前平均延长80%。     

无线传感器网络中一种负载均衡的跳跃式路由协议

如何实现能量的高效利用,延长网络的生命周期一直是无线传感器网络研究的热点.在传统的路由协议中,靠近基站的节点由于要转发其它节点的数据容易过早耗尽能量而失效.本文基于传感器节点传输功率可调这一假设,提出了一种负载均衡的跳跃式路由协议(LBR).协议中每个节点维护K跳的路由表.在需要发送数据时,剩余能量较少的节点将数据发送给下一跳节点,而剩余能量较多的节点可以跨越多跳进行数据传输.从而均衡了节点的能量消耗.模拟结果表明,采用该协议建立的路由,不仅具有延时小,数据传送的路径长度短,维护简单等优点,并且能够改善网络的负载均衡,极大地延长网络的生命周期.     

基于节点双向选择的水声传感网络自适应能量优化分配

针对水下传感器网络节点能量负载不均衡以及水下节点路径传输损耗过大等问题,为了平衡网络的节点能量分配,提高网络能量的利用效率,提出了一种基于节点双向选择的水声网络自适应能量优化分配算法。基于节点的剩余能量情况提出下一跳候选节点的双向选择方法,防止剩余能量过低的节点在传送数据时由于传输损耗过大而中止,充分考虑节点剩余能量和传输损耗之间的权衡,提出了最优转发节点的竞争公式,再通过比较候选节点的竞争值来选举最佳的下一跳节点。实验仿真表明,自适应能量优化分配算法能够有效地提高水下传感器网络的能量利用效率,并通过与对比算法组的比较证明了算法在能量优化上的有效性。     

负载相似节点分布解决传感器网络能量洞问题

基于多跳路由的传感器网络,靠近sink的节点由于要转发更多的数据,其能量消耗较快.能量消耗的不平衡导致了sink周围产生能量洞(energy hole),造成能量浪费,远离sink的节点还有大量的能量,但产生的数据不能传送到sink.研究了传感器网络的能量洞问题.在网络的连续空间状态下分析节点的负载分布特性,并研究空闲侦听(idle listening)对能量消耗的影响.基于分析结果,提出负载相似节点分布(load-similar node distribution)策略,即根据负载分布特性配置节点,负载重的区域配置较多的节点,以平衡各区域节点的能量消耗,解决能量洞问题.仿真结果显示,在不考虑空闲侦听能量消耗的情况下,与已有的一种非均匀节点分布和均匀节点分布相比,负载相似节点分布策略对网络寿命有显著改善;当考虑空闲侦听时,由于空闲侦听的能量消耗在总能量消耗中占较大比重,影响了网络寿命,但与其他两种节点分布策略相比,负载相似节点分布对网络寿命仍然有所改善.该分析模型和提出的负载相似节点分布策略可适用于其他多跳传感器网络.     

水声传感器网络分簇路由协议研究

通过分析LEACH协议的优缺点,提出了一种改进的基于位置的水声传感器网络分簇路由协议——PBCP。该协议对LEACH的簇首选择机制进行了改进,同时基于位置信息将簇首与Sink节点之间的通信由单跳改为多跳。仿真结果表明,与LEACH协议相比,PBCP协议能够有效节约节点能量,平衡网络负载,延长网络生存时间。     

基于分簇的水声传感器网络多跳路由算法

分簇算法是指将网络分割成簇,建立多级网络,最早是由Wendi Rabiner等人在2000年提出,应用到无线传感器网络的LEACH协议中,然而分簇在水声传感器网络中的应用还存在众多弊端。为使其更好地应用到水声传感器网络中,本文将多跳引入到分簇路由协议,从网络的节能和效率角度出发,提出一种基于分簇的水声传感器网络多跳路由算法。该算法根据节点所在区域将网络划分为多个簇,每个簇创建一个子网络并创建对应的簇路由表,节点根据下一跳的状态动态修改路由,采用多跳方式传输数据,利用仿真实验的方法验证算法的优势。     

—种基于V-BLAST技术的多跳协作式传感网络节能MAC跨层设计

协作式(虚拟)MIMO技术被认为是新兴有效的传感器网络节能解决方案之一.本文在考虑网络电路能耗的情况下,采用跨层设计方法提出了一种能量高效的多跳协作式V-BLAST传输策略.为了达到网络寿命最大化的目标,本文建立并分析了系统能耗模型,在此基础上对传输速率、传输跳数、分簇个数和协作式天线节点个数等网络参数进行了联合优化.仿真结果表明,通过选取最优网络参数,本文所提出的策略相比传统的多跳路由协议和LEACH协议能显著降低节点传输能耗和延长网络寿命.     

实现能量均衡消耗的传感器网络节点摆放策略

在传感器网络技术应用的民用领域中,采集信息的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。一些中继节点由于承担了过多的数据量而过早耗尽能量,影响了网络的生存周期。该文针对该种情况,提出了一种实现各节点能量均衡消耗的中继节点多级摆放策略,研究了如何通过调整中继节点的摆放位置和转发数据量,使传感器节点和中继节点在每一轮的数据传输中消耗相同的能量。基于该策略,还研究了中继节点数目与网络生存周期之间的关系,为延长网络生命周期和减小中继节点数目的折中提供了一种参考。     

面向无线传感器网络不同业务的区分服务算法

针对无线传感器网络中不同等级业务在传输过程中对QoS的不同要求,提出了一种适合无线传感器网络中不同业务的区分服务算法——EMHNS算法。该算法根据不同等级的业务来选择合适的转发节点,从而保证实时业务传输的时延能够达到最小,而尽力而为业务传输时时延不是考虑的主要因素,在传输尽力而为业务的时候重点考虑网络能耗均衡。仿真结果表明,与定向扩散协议相比,该算法能降低实时业务的端对端延时,并使网络生存期得到提高。     

基于集对分析的网络流量大数据均衡调度方法

为了有效降低网络流量传输时的网络负载,基于集对分析策略,提出DNS网络流量大数据均衡调度方法。设计Dramp流量路由控制方法,根据链路权值量化,提出优化函数,实现多路径网络流量的传输,在静态域名解析(DNS)的环境下,重新构建网络链路,设计了一个包括网络流量负载信息和网络信息实体输入信息,且序列一体的传输链路,用于配合路由控制,最后基于集对分析思想,根据定向控制器分析信息,保证路由和链路的匹配,实现网络流量的均衡调度。实验数据表明,与传统方法相比,设计的DNS网络流量大数据均衡调度方法,网络时延降低了21%,丢包率降低了27%,可以有效降低网络负载。     

最小路径负载度路由协议的研究

DSR协议是Ad hoc网络中典型的路由协议,DSR协议中路由选择策略是基于最短路径的,并未考虑路径的通信量和节点负载等因素,网络中数据流易集中于某些链路,这些链路上的节点承担相对较大的通信量,从而形成热点区域。热点区域的形成会缩短网络的寿命,并且会增加数据包的平均端到端时延,甚至影响数据包的投递率。为了解决上述问题,提出了基于路径负载度的动态源路由协议（LBDSR）,在路由选择时综合考虑了路径长度和路径繁忙度两个因素,有效地解决了热点区域问题,并减小网络中数据包的平均端到端时延,可以有效提高网络的负载平衡性能,延长网络寿命。     

Joint range assignment and routing to conserve energy in wireless ad hoc networks

In wireless ad hoc networks, energy utilization is perhaps the most important issue, since it corresponds directly to the operational network lifetime. Topology Control (TC) is a well-known energy saving technique which tries to assign transmission ranges of nodes to optimize their energy utilization while keeping the network connected. In current TC schemes, the transmission range of each node is mostly accounted as the exclusive estimator for its energy consumption, while ignoring the amount of data it forwards. Especially when such schemes are coupled with the popular shortest path routing, they usually create a highly-loaded area at the center of the network in which nodes deplete their battery very quickly. In this paper, we introduce efficient strategies that take both load and range into account to handle this problem. We first consider the simple strategy in which a proper transmission range is computed for all nodes of the network to optimize their energy utilization under the presence of the shortest path routing. Inspiring from the results of this strategy, we then propose our combined strategy and argue that a combination of circular paths and shortest paths could result in a much better solution. We also provide detailed analytical models to measure the forwarding load and interference of nodes and then corroborate them with simulation results. Using the combined strategy, the achieved improvement in terms of traffic load, interference, and maximum energy consumption is about 50%, as compared with the simple strategy.     

基于压缩感知的传感器网络中概率负载均衡的数据路由协议

基于混合压缩感知(CS)理论,提出一种负载有效的路由协议.考虑分簇网络结构,簇内节点传输原始数据到簇头,簇头对数据进行压缩再通过最小生成树发送到sink.为防止簇头节点负载不均衡造成网络不能正常通信,提出负载度的概念并设计基于CS的负载均衡策略;然后,研究概率负载均衡策略以均衡所有节点的负载流量;最后,提出分布式补偿算法构建分簇网络并实现数据汇聚功能.仿真结果表明,所提出方法在提高网络生存时间及能耗均衡方面均优于传统方法.     

SDN多控制器部署及流量均衡研究

随着网络的发展，单一的控制器已经无法满足大量交换机的控制需要，需要使用多个控制器。利用改进的k-means++算法对网络拓扑图进行划分，将网络拓扑抽象为无向图，将网络中多控制器部署问题抽象为无向图的最短路径问题。以边的权重来划分图，权重由链路带宽和传输时延加权得出，比较2种方式的负载均衡度和成本得出多控制器部署策略。随后通过对网络中的多条路径采取流量均衡策略，使数据合理地分布在不同的路径上，使网络流量分配更平均，网络性能更高。实验表明，数据包在有多条路径可选择的情况下，可以合理选择传送路径，使网络中各个路径的负载更均衡。     

基于能量感知的无线传感器网络路由算法

针对LEPS(Link Estimation and Parent Selection)在路由选择维护阶段数据收集成功率较低、节点间负载不均衡、链路质量评估复杂等问题,提出了基于能量感知的路由算法Energy-Aware and Load-Balance(EALB)。在路由选择时,EALB引入了能量感知和同层节点数据转发机制。通过仿真实验将该算法与LEPS路由协议进行比较,结果表明在相同的实验环境下,该路由协议能够提高收集成功率,有效均衡负载,延长网络生存时间。     

基于蚁群算法的WSN多路径负载均衡路由

为使无线传感器网络节点能量消耗相对均衡,在定向扩散路由算法的基础上,结合蚁群算法,提出一种多路径负载均衡路由算法。该算法利用蚁群的自适应和动态寻优能力,在源节点和目的节点之间搜索建立多条传输路径,并将节点剩余能量引入启发因子,均衡节点能量消耗。同时,运用层次分析法,赋予每条路径一定的负载分配比例,使数据总能在链路性能较优的多路径中均衡传输,延长整个网络的生命期。仿真结果表明,与定向扩散路由算法相比,该算法能够均衡节点能耗,有效延长网络寿命。