一种适用于Ad Hoc网络的多信道能量高效MAC协议

对多信道条件下MAC协议功率控制机制进行了分析,提出一种能够根据各个接收节点的通信状况,动态地调整数据信道上数据帧的传输功率和控制信道上CTS帧的发送功率的多信道Ad Hoc网络能量高效的MAC协议(MPEMAC).仿真表明,该协议有效的节省了节点能耗,延长了网络节点的生存时间,同时还能够增大空间信道的利用率,从而进一步提高网络的平均吞吐量.     

一种适用于无线传感器网络的功率控制MAC协议

功率控制技术通过减少节点的发射功率来降低能耗,但节点间不对称的发射功率会增加网络的冲突概率并降低吞吐量.根据实际环境中的节点部署情况,引入了基于Pareto分布的系统模型.研究了传感器网络中功率控制技术在节省能量方面的性能,提出了一种基于SMAC(sensor-MAC)可适用于无线传感器网络的功率控制MAC(media access control)协议.此协议使用功率控制调度算法选择最优相邻节点,使网络中节点的拓扑连接得到优化,在保证网络连通性的同时,降低通信的冲突率,扩大网络的吞吐量.信息的传递以最优功率发射,并使通信节点具有反作用冲突节点的能力,从而在降低网络能耗的同时保证了节点间通信的公平性.实验仿真结果显示,与现有的几种重要方案相比,新的功率控制MAC协议使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间.     

基于蚁群的移动Ad hoc功率控制算法的改进

功率控制是在保证一定通信质量的前提下,通过调节移动节点的发送功率减少能量消耗,降低无线通信干扰,延长网络工作时间.蚁群算法是一种新型模拟进化算法,能够较快找到最优解.通过改进基于蚁群的功率控制算法,能够更快的收敛到最小功率;根据当前功率来缩小问题搜索空间,更适应移动Ad hoc的需求;并依据报文长度,动态调整节点的发送功率,提高传输的可靠性.将仿真结果,与其它控制算法进行了较全面的比较.     

一种基于跨层功率控制的Ad hoc网络路由算法*

在无线Ad Hoc网络路由协议中引入功率控制不但可以降低网络能量消耗,同时还能改善网络的吞吐量、投递率等性能,已成为当前Ad Hoc网络的一个研究热点.本文提出了一种基于跨层功率控制的按需路由算法CPC-AODV(Cross-layer Power Control Ad hoc On-demand Distance Vector).算法按需建立多个不同功率级的路由,节点选择到目的节点最小功率级的路由来传递分组,并对网络层的数据分组、路由分组和MAC层控制帧的传输采用不同功率控制策略来降低能量消耗.仿真结果表明:算法有利于降低通信能量开销,延长网络寿命,提高网络投递率及改善网络时延.     

基于功率控制和冲突避免的无线Mesh网络低能耗MAC协议

为了解决IEEE 802.11协议在无线Mesh网络中能量利用效率低的问题,提出一种改进的低能耗MAC协议PCCA。PCCA协议在IEEE 802.11协议的基础上加入两个核心算法,即动态功率控制算法(DPCA)和冲突避免算法(CAA),以此降低能耗。DPCA通过接收节点计算发送节点所需的最佳发射功率,降低数据发送的能耗;CAA利用邻居通信状态表对潜在的冲突进行判断,让可能引起冲突的节点进入休眠以节约能量。仿真结果表明PCCA协议最多可降低约20%的能耗。     

无线传感器网络的链路稳定成簇与功率控制算法

在能量有限条件下通过降低能耗来延长网络生存时间是无线传感器网络面临的重要挑战之一。在层次体系结构中,MAC层和网络层的能耗是影响系统能量有效性的关键,因此可以将这两层结合起来考虑,从网络跨层优化的角度来分析其能耗。针对现有典型成簇算法理论前提条件多、无法适应网络动态变化、不易在实际环境中实现的不足,结合功率控制理论及算法,基于跨层优化的策略提出了一种易于实现、能动态适应网络变化、能量有效的链路稳定成簇算法。该算法能在降低能耗的同时扩大网络的吞吐量。实验仿真结果表明,与现有的几种典型方案相比,新算法在保证网络稳定性的同时使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间。     

无线Ad Hoc网络中的功率控制问题

分析了Adhoe网络中节点的能量消费模式，详细论述了几种MAC层的功率控制技术和网络层具有能量意识的路由的主要度量准则，并提出了一些有前景的研究方法。     

传感器网络中基于网格的功率控制算法

针对无线传感器网络中的“热区”问题,将网络监控区域划分成宽度不等的网格,提出一种基于网格的功率控制算法。通过分析节点的能量消耗计算每层网格的宽度和节点的传输半径,以达到网络能耗的均衡分布。仿真实验结果表明,该算法在能耗均衡方面优于同类算法。     

一种基于功率控制的WSN自适应能量高效传输模式研究

无线传感器网络的能耗决定了网络的生存时间。本文提出了一种基于功率控制WSN自适应能量高效传输模式。分析了在功率控制方案中传输功率损耗与温度之间的关系。使用开环控制去补偿由于温度引起的链路质量的变化。通过结合开环温度感知的补偿与闭环反馈控制,可以在无线传感网络中显著降低传输功率控制的开销。仿真结果表明,与传统的在单一地域最大化增强发送功率来补偿温度的变化相比,该方案能够有效地适应传输链路质量的变化,并且有较少的控制报文开销。     

移动自组网节能自适应分级功率调控技术研究

针对移动自组网的节能问题,提出基于接收信号强度的链路层分级功率控制方法,通过在通信双方的物理层和链路层添加针对接收数据包的处理功能,应对特定的信道状况和通信状况采用合适的发送功率进行通信,使数据包的接收功率处于合理的范围,并采用睡眠机制应对同步通信之间的干扰,确保实现良好的通信性能。通过NS-2环境下的仿真实验,分析了该功率控制方法在能量节省和网络性能提升上的有效性。     

Ad Hoc 网络节能型功率控制与拥塞控制的跨层优化

有限的节点能量和通信带宽,是Ad Hoc网络的两个重要的特点.节点能量是影响网络容量的关键因素,也是制约网络寿命的决定因素;而有限的通信带宽使得网络更容易产生拥塞.因此,节能型的功率控制与拥塞控制联合优化在Ad Hoc网络中显得尤为重要.首先,设计了节能型的网络效用最大化问题,即在目标函数中引入能量消耗成本函数,从网络效用和网络寿命两个方面来综合优化网络性能.其次,运用对偶分解与梯度投影方法,提出了相应的节能型功率控制与拥塞控制联合优化算法.另外,分析和证明了所提算法的收敛性.最后,详细的仿真结果表明了所提算法的有效性:在保持网络吞吐量基本不变的同时,可以有效地减少节点的能量消耗,从而延长网络寿命.     

一种结合页分配和组调度的内存功耗优化方法

多核系统中,内存子系统消耗大量的能耗并且比例还会继续增大.因此,解决内存的功耗问题成为系统功耗优化的关键.根据线程的内存地址空间和负载均衡策略将系统中的线程划分成不同的线程组,根据线程所属的组,给同一组内的线程分配相同内存rank中的物理页,然后,根据划分的线程组以组为单位进行调度.提出了结合页分配和组调度的内存功耗优化方法（CAS）.CAS周期性地激活当前需要的内存rank,从而可以将暂时不使用的内存rank置为低功耗状态,同时延长低功耗内存rank的空闲时间.仿真实验结果显示：与其他同类方法相比,CAS方法能够平均降低10%的内存功耗,同时提高8%的性能.     

IPv6无线传感器网络低功耗路由算法

为满足IPv6无线传感器网络低功耗的要求,采用适配层路由,在LOAD路由协议基础上提出一种简化的按需式路由算法。本算法采用精简的路由控制报文、路由表和路由请求表,简化了路由发现过程,优化了路由维护机制。仿真实验表明,该算法能有效的降低IPv6无线传感器网络的功耗。     

支持发射功率控制的多信道自组网MAC协议

无线自组网的介质访问控制(MAC)协议是与物理层密切相关的,大多数MAC协议都要求物理层具备载波感知能力.但在一些以小型手持设备为终端的自组网应用系统中物理层无法提供载波感知.为此,在MACA和DCA-PC的基础上,提出了一种不需要载波感知的支持功率控制的自组网多信道MAC协议,通过调整发射功率实现节能,并在一定程度上支持实时传输.     

基于深度Q网络的电力工控网络异常检测系统

电力是指以电能作为动力的能源,完整的电力系统包括发电、输电、变电、配电和用电等环节。电力是关系国计民生的基础产业,电力供应和安全事关国家安全战略,事关经济社会发展全局。工业自动化和控制系统（简称“工控”）作为电力的感官和中枢神经系统,确保其网络安全,使其始终处于稳定可靠运行状态,对于保障电力安全运营至关重要。由于大部分网络都是高度互联的,因此都易受到网络攻击的威胁。虽然基于网络的入侵检测系统可以将入侵警告和安全响应进行很好的结合,但是随着技术的不断发展,攻击变得越来越普遍且难以检测,其中逃逸技术就是这类技术的一个代表,它可以通过伪装修改网络数据流以此来逃避入侵检测系统的检测。结合所学知识和电力工控网络的特点,提出一种基于深度强化学习的电力工控网络入侵检测系统,深度强化学习的算法融合神经网络和Q-learning的方法来对网络中的异常现象进行训练,通过训练使系统能及时地检测出入侵行为并发出警告。     

Impact of Transmission Power Control in multi-hop networks

Many Transmission Power Control (TPC) algorithms have been proposed in the past, yet the conditions under which they are evaluated do not always reflect typical Internet-of-Things (IoT) scenarios. IoT networks consist of several source nodes transmitting data simultaneously, possibly along multiple hops. Link failures are highly frequent, causing the TPC algorithm to kick-in quite often. To this end, in this paper we study the impact that frequent TPC actions have across different layers. Our study shows how one node’s decision to scale its transmission power can affect the performance of both routing and MAC layers of multiple other nodes in the network, generating cascading packet retransmissions and forcing far too many nodes to consume more energy. We find that crucial objectives of TPC such as conserving energy and increasing network capacity are severely undermined in multi-hop networks.     

WSN中基于链路质量和节点能量的AODV路由算法研究

为了满足无线传感网络能量的高效使用以及数据传输的稳定性的要求,需要对无线传感网络路由层协议进行改进。本文提出一种基于节点之间链路质量和节点能量状态的LE-AODV路由协议,LE-AODV路由协议采用跨层设计,路由发现过程中通过MAC层和物理层获取链路质量信息和节点能量信息来选取最优路径,并通过节点能量状态更新机制避免网络中热点的产生。本文使用Castalia仿真器对LE-AODV路由协议进行仿真,仿真结果表明,LE-AODV路由协议可以有效的提高分组投递率和网络生存时间。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

A power efficiency routing and maintenance protocol in wireless multi-hop networks

In wireless multi-hop networks, selecting a path that has a high transmission bandwidth or a high delivery rate of packets can reduce power consumption and shorten transmission delay during data transmission. There are two factors that influence the transmission bandwidth: the signal strength of the received packets and contentions in the contention-based MAC layer. These two factors may cause more power to be consumed during data transmission. We analyze these two factors and propose a power-aware routing protocol called MTPCR. MTPCR discovers the desired routing path that has reduced power consumption during data transmission. In addition to finding a desired path to reduce power consumption, MTPCR also takes into account the situations in which the transmission bandwidth of the routing path may decrease, resulting in much power consumption during data transmission because of the mobility of nodes in a network. MTPCR is thus useful in a network: it analyzes power consumption during data transmission with the help of neighboring nodes, and it uses a path maintenance mechanism to maintain good path bandwidth. The density of nodes in a network is used to determine when to activate the path maintenance mechanism in order to reduce the overhead of this mechanism. With the proposed path maintenance mechanism, power consumption during data transmission can be efficiently reduced, as well as the number of path breakages. In our simulation, we compared our proposed routing protocol, MTPCR, with the following protocols: two classical routing protocols, AODV and DSR; two power-aware routing protocols, MMBCR and xMBCR; and one multiple path routing protocol, PAMP. The comparisons are made in terms of throughput of the routing path, power consumption in path discovery, power consumption in data transmission, and network lifetime.     

用于传感网功率控制的并行传输MAC 协议

针对无线传感网（WSNs）中节点间不对称的发射功率引起的隐藏节点和暴露节点问题,提出一种用于传感网功率控制的MAC协议（MAC4PC）.该协议采用邻节点向量表对邻节点的状态及当前会话的信息进行记录,并设计了相关的控制帧收发时序和干扰度判断准则,以保证新建立会话与当前会话互不干涉,从而实现暴露节点的并行传输.仿真结果表明,与802.11 DCF协议、SB-FSMA/CA协议以及GLPCB-PMAC协议相比较,MAC4PC协议提高了网络平均吞吐量,降低了节点平均能耗和数据分组的平均传输时延.