WSN中多重目标覆盖度和连通度的研究

覆盖度和连通度是无线传感器网络中密不可分的关键性研究问题。求解覆盖度和连通度问题的传统方法之一为整数规划算法,其研究背景为同构无线传感器网络和单覆盖度。该方法在实际的高精度目标检测中已不能满足要求。建立了一种随机生成的网络模型并对其进行模型抽象。此外实现了大量的仿真实验,得出了多重覆盖感知概率与节点数量的关系和单连通、重连通的概率曲线,可以为节点的布置提供参考价值。     

无线传感器网络中基于Voronoi图的覆盖和连通综合配置协议

着重研究无线传感器网络随机部署下的覆盖和连通问题的解决方案,尤其是当无线传感器节点的通信半径Rc与感应半径Rs之比小于2时的解决方案.本文提出了无线传感器网络中一个基于Voronoi图的覆盖和连通的综合配置协议(VIP).该协议采用了一种分布式节点冗余判断算法以判断无线传感器网络中节点的冗余性,并让节点据此来对自身进行相应的职能调度.该协议能够在Rc/Rs为任意值时保证网络的覆盖和连通性能.本文还将该协议进行了推广,使得该协议能够满足覆盖度和连通度动态变化的要求,保证网络的k-度覆盖和k-度连通.     

无线传感器网络的连通覆盖临界条件分析

连通与覆盖控制作为无线传感器网络中两个最基本的问题,取决于网络配置及节点的传播距离,反映了网络的感知质量与资源的优化分配。为了用最优化数量的传感器节点来改善和确保网络的连通与覆盖,在分析现有研究成果的基础上,提出了满足渐进连通覆盖的临界充分条件及必要条件。理论分析及仿真实验均表明,提出的临界条件更紧凑和规则化,有助于对无线传感器网络进行更细致的研究。     

无线传感器网络连通忌覆盖问题及其解决方案综述

覆盖控制是无线传感器网络的一个基本问题,通过对网络空间资源的优化分配,来更好地完成环境感知和有效传输等任务。作为覆盖控制理论的研究热点之一,连通k覆盖问题研究如何从随机部署的大量传感器节点中选择一部分节点激活,使得任意监测目标都被至少k个不同的活跃节点同时覆盖,而且所有活跃节点都是通信连通的。本文分析了无线传感器网络中连通k覆盖问题的系统模型和算法评价指标,介绍了一些典型的近似算法并对其进行了分析和比较,最后进行了总结和展望。     

无线传感器网络连通k覆盖问题及其解决方案综述

覆盖控制是无线传感器网络的一个基本问题,通过对网络空间资源的优化分配,来更好地完成环境感知和有效传输等任务。作为覆盖控制理论的研究热点之一,连通k覆盖问题研究如何从随机部署的大量传感器节点中选择一部分节点激活,使得任意监测目标都被至少k个不同的活跃节点同时覆盖,而且所有活跃节点都是通信连通的。本文分析了无线传感器网络中连通k覆盖问题的系统模型和算法评价指标,介绍了一些典型的近似算法并对其进行了分析和比较,最后进行了总结和展望。     

无线传感器网络覆盖和连通问题概述

覆盖和连通是无线传感器网络中两个密切相关的基本问题,直接影响着网络性能和网络任务完成的质量。文章给出了传感器节点的感知模型,从不同角度对覆盖问题进行了分类,阐述了覆盖控制算法的评价指标,介绍了覆盖问题和连通问题的典型算法,最后对覆盖和连通问题的研究方向进行了展望。     

异构无线传感器网络支配集拓扑控制算法

采用最小连通支配集的理论,研究异构无线传感器网络拓扑结构的优化问题.针对传感器节点的通信能力异构特性,综合通信链路质量、节点传输范围与剩余能量,构建起一种度量异构节点能量有效性的区域能量消耗率函数.利用该函数判断通信区域的能耗速率并确定支配节点的选择,设计了一种最小连通支配的分布式拓扑控制算法.实验结果表明,执行该算法构建起的网络拓扑具有通信链路可靠和能量利用高效的特点,能够大幅度提高异构无线传感器网络的生命周期.     

无线传感器网络的连通模型

针对无线传感器网络连通性研究中缺乏数学模型的问题,在对网络节点的连通关系进行数学描述的基础上,提出一种无线传感器网络的连通模型,模型将单个节点的状态信息表示为一个向量,包含节点的工作状态、位置状态、能量状态及节点之间连通关系信息,整个网络表示为由各节点状态向量组成的矩阵.通过举例说明了模型在分析网络连通拓扑结构和网络通讯能量控制问题上的适用性.该模型的提出为从数学角度描述和评估无线传感器网络的连通性能提供了一个平台.关     

无线传感器网络的覆盖和连通研究

节点配置是无线传感器网络研究的核心问题之一。为实现传感器节点的配置,随机散布方式被广泛地采用。主要研究了无线传感器网络节点随机配置的完全覆盖和连通问题。通过对网络完全覆盖和连通的分析,给出完全覆盖概率、检测半径和节点数目之间的定量关系;分析了参数对配置的影响,对比高斯分布和均匀分布的配置特性,以指导传感器网络的节点放置。提出了完全覆盖径向连通的配置方案来优化传感器节点数目,从而降低网络的配置代价。最后,利用模拟仿真试验来评定结论。     

异构监测传感器网络寿命最大化模型及其求解

对于有两类无线传感器节点组成的异构监测网络,给出了考虑连通覆盖约束条件的求解网络寿命的最优化模型;根据KKT条件,最优解处的不等式约束可以转化为等式约束,得到了模型的最优解,该最优解对于实时调整传感器网络的感知/发射半径具有很强的指导意义.数值结果表明,网络最大寿命值随传感器的感知/发射半径的增加而减小;同时传感器发射半径的调整,可以提高网络寿命.     

异构传感器网络节点部署算法

传感器节点的部署方式有确定性的和自组织两种。研究了由高级节点和普通节点组成的异构传感器网络的节点部署问题。给出一种满足连通覆盖条件的最大化网络寿命模型,通过分析节点的能量消耗,计算出了最大化网络寿命时两种节点的部署比例,提出了最大化网络寿命的节点部署算法。     

无线传感器网络中基于异构节点的覆盖控制算法

研究了无线传感器网络中基于异构节点的优化覆盖控制问题.异构无线传感器网络由两类能力不同的节点组成,包括普通节点和超级节点.对普通节点采用基于状态轮转的覆盖控制算法,对超级节点采用基于路由表的转发策略.通过两类节点的协作使得网络达到覆盖与连通的目的.模拟结果表明,在具有相同初始能量的情况下,该算法与SHHN-HS算法相比能够延长网络生命期.     

EEHC: Energy efficient heterogeneous clustered scheme for wireless sensor networks

In recent years, there has been a growing interest in wireless sensor networks. One of the major issues in wireless sensor network is developing an energy-efficient clustering protocol. Hierarchical clustering algorithms are very important in increasing the network’s life time. Each clustering algorithm is composed of two phases, the setup phase and steady state phase. The hot point in these algorithms is the cluster head selection. In this paper, we study the impact of heterogeneity of nodes in terms of their energy in wireless sensor networks that are hierarchically clustered. We assume that a percentage of the population of sensor nodes is equipped with the additional energy resources. We also assume that the sensor nodes are randomly distributed and are not mobile, the coordinates of the sink and the dimensions of the sensor field are known. Homogeneous clustering protocols assume that all the sensor nodes are equipped with the same amount of energy and as a result, they cannot take the advantage of the presence of node heterogeneity. Adapting this approach, we introduce an energy efficient heterogeneous clustered scheme for wireless sensor networks based on weighted election probabilities of each node to become a cluster head according to the residual energy in each node. Finally, the simulation results demonstrate that our proposed heterogeneous clustering approach is more effective in prolonging the network lifetime compared with LEACH.     

平均度约束的无线传感器网络拓扑控制

拓扑控制是无线传感器网络中最重要的技术之一.大规模随机部署的无线传感器网络节点,在满足无线传感器网络拓扑连通性的前提下,如何保证网络结构的稀疏性是一个亟待解决的问题,目前已有的研究结果表明当节点密度较大时,得到的网络拓扑复杂,计算路由将严重消耗节点资源.文中提出了一种平均度约束的无线传感器网络拓扑控制,通过增加节点通信半径,约束节点的平均度来解决网络的连通性与网络拓扑的稀疏性之间的矛盾.数值模拟表明:通过平均度约束的无线传感器网络拓扑控制,可减少网络中选出的工作节点数,保证了网络的稀疏性,简化了路由的复杂度,从而延长了网络的生存周期.     

Energy-aware self-organisation algorithms with heterogeneous connectivity in wireless sensor networks

Heterogeneity of node energy is a common phenomenon in wireless sensor networks. In such node energy heterogeneous sensor network, how to balance the energy consumption is the key problem on extending the lifetime of the sensor network system. An energy-efficient self-organisation algorithm with heterogeneous connectivity based on energy-awareness is proposed. Each sensor node in the network adjusts its own transmission radius based on the local energy information during the constructing and operating phase. Thus heterogeneous network topology, in which the nodes can choose different transmission radius, is formed. In contrast to the homogeneous network model, in which the node carries the same radius, simulation and analysis are conducted to explore the topology characteristics and robustness with different node energy distribution. The degree distribution shows the scale-free property in the heterogeneous model. The proposed network model enjoys higher efficiency of transmitting data, less clustering, higher robustness under node random failures and longer network lifetime than those in the homogeneous ones.     

无线传感器网络连通性研究

为优化无线传感器网络的配置参数,减少网络拓扑结构变化次数,需对其组网算法和连通性问题进行研究。从概率论角度出发研究了网络参数之间的关系,在分析了节点连通度概率分布模型后,推导出了节点通信半径、节点个数、监测区域、连通度之间的关系,并在此基础上给出了一种连通性好且节能的无线传感器网络组网算法。通过仿真实验对算法进行验证,实验结果表明使用该方法组建的无线传感器网络连通性好,有很好的应用前景。     

无线传感网络中部分覆盖与拟连通冗余节点的研究

随机部署的无线传感网络通常包含大量的覆盖与连通冗余节点,这些节点不仅造成大量的能源浪费,同时影响网络的性能。为此,需要对网络中的覆盖与连通冗余节点进行有效的调度配置。考虑到无线传感网络中覆盖与连通冗余节点识别算法的复杂性,提出了一个新的“部分覆盖与拟连通的冗余节点”概念,它对网络具有同覆盖与连通冗余节点类似的影响,与覆...     

Efficient Algorithms for p-Self-Protection Problem in Static Wireless Sensor Networks

Wireless sensor networks have been widely used in many surveillance applications. Due to the importance of sensor nodes in such applications, certain level of protection need to be provided to them. We study the self protection problem for static wireless sensor networks in this paper. Self protection problem focuses on using sensor nodes to provide protection to themselves instead of the target objects or certain target area, so that the sensor nodes can resist the attacks targeting on them directly. A wireless sensor network is p-self-protected, if at any moment, for any wireless sensor (active or non-active), there are at least p active sensors that can monitor it. The problem finding minimum p-self-protection is NP-complete and no efficient self protection algorithms have been proposed. In this paper, we provide efficient centralized and distributed algorithms with constant approximation ratio for minimum p-self-protection problem in sensor networks with either homogeneous or heterogeneous sensing radius. In addition, we design efficient distributed algorithms to not only achieve p-self-protection but also maintain the connectivity of all active sensors. Our simulation confirms the performances of proposed algorithms.     

基于组合加权分簇的三维无线传感器网络覆盖控制方法*

节点部署是无线传感器网络的一个基本问题。针对传感器节点的能量有限,如何在有限的能量下,实现对目标区域的覆盖最大化,本文提出了一种能量有效的三维传感器网络覆盖控制算法,根据节点的可用能量,与邻节点的平均距离以及连通度的组合加权值来确定簇首节点,并通过仿真实验验证了该方法的能量有效性,研究结果表明,基于组合加权分簇的覆盖控制方法在保证一定的覆盖率以及连通性的前提下,降低了节点能耗,均衡了网络能量,延长了传感器网络的生存时间。     

无线传感器节点针对捕获节点攻击可靠性研究

无线传感器网络中的节点通常运算和存储能力有限,由于网络本身的特点,数据容易遭到攻击,因此,保密成为一个重要的因素;为解决这一问题,许多文献提出公钥密码系统,但这种方法存在的一个普遍问题是源节点到目的节点密钥的建立;当源节点到目的节点建立新密钥时,它们必须频繁的交换信息实现可靠链接;由于无线连接的不可靠性和电池耗尽等因素无线传感器网络路由机制也要不断改变;传感器节点增加时安全问题尤为严重;提出了一种新的基于机密共享方案数据分配方法应对网络攻击,并通过实验证明这种方法的有效;最后,考虑到安全性,和已有的无线传感器网络安全体系结构TinySec方法进行对比。