基于能量预测的分簇可充电无线传感器网络充电调度

为及时对可充电无线传感器网络中的"饥饿"节点补充能量,提出了一种基于预测的分簇低能量路径移动充电算法(CLP)。网络采用非均匀分簇的多跳路由协议,每个簇选取能量最低的节点作为簇头节点,移动充电车仅为簇头节点充电并收集簇内节点的能量信息。每次充电调度完成后,移动充电车将所收集的能量信息发送至基站,基站根据马尔科夫模型预测各簇内节点的能耗,以优化选取下一次的充电目标。仿真结果表明,采用CLP算法比旅行商问题(TSP)算法的网络效用提高约20%,数据传输能力提高约17%。     

人体运动传感数据的无线采集方案设计

提出运用无线传感网络的方法实现人体运动传感数据的采集.该系统包含传感节点、簇首节点和汇聚节点.采用分层分簇的组网形式,传感节点通过无线的形式自适应地连接到某个簇首节点.每个簇首节点采用分时的形式组织各自的传感节点,并进行数据融合,转发到汇聚节点,汇聚节点通过USB接口把数据传到上位PC机.针对该方案的特点,对传感节点和簇首节点之间的无线传感器网络设计了一套协议,主要包含节点间的时间同步机制和节点申请入网竞争的时延退避机制.实验结果表明,该协议具有数据通信可靠性高、丢包率低的优点.     

WSNs中基于协作通信的分簇路由算法研究

针对无线传感器网络数据信息传输可靠性,提出一种无线传感器网络中基于协作通信的分簇路由算法。该算法主要对分簇、簇间路由和簇内路由三个阶段进行了设计,依据信噪比寻找满足网络数据传输可靠性的最佳路由,实现源节点和目的节点之间的协作通信。仿真结果表明,无线传感器网络中基于协作通信的分簇路由算法能够有效地优化网络路径,提高频谱利用率,增强数据信息传输的可靠性。     

基于多移动节点的高效数据收集协议

为延长无线传感器网络的生存周期,给出一种基于多移动节点的高效数据收集协议。划分网络为面积相等的若干子域,将传感器节点依其地理位置信息加入相应子域。根据节点的死亡率和节点间的位置关系,移动节点自适应地移动至受控区域的空洞处。网络采用分簇机制,固定汇点和移动汇点并存。移动汇点的轨迹和运动状态由传感器的覆盖率决定,簇头收集簇内的兴趣事件并发送至距离自己跳数最小的汇点。在600 m×600m区域内随机播撒400个节点,结果显示,与低功耗自适应集簇分层型协议相比较,所给协议的网络剩余节点可增加21.25%,网络剩余能量可提升16.42%,获取信息量可提高20.8%。     

基于身份的无线传感器网络层簇式密钥管理方案

无线传感器网络的密钥管理由于布置位置、计算量和存储能力受限,使得设计时需要进行诸多考虑.为此,提出了一种基于身份的无线传感器网络层簇式密钥管理方案,可以较好地解决无线传感器网络的密钥管理问题.本方案运用身份认证加密技术,对节点认证后进行分簇,并解决簇内密钥协商问题,即建立簇成员与簇头之间共享簇密钥.通过安全性、复杂性分析和效能分析,并与一些常用方案进行对比,验证了本方案可以保证簇内完全连通、新节点便捷加入,能够满足无线传感器网络各项要求.     

移动无线传感器网络的能耗均衡路由算法研究

研究了节点移动的无线传感器网络的路由问题,提出了一种能耗更为均衡的改进路由算法.在经典分簇路由算法的基础上进行了改进：一是簇结构的范围限制在自由空间模型的传输临界距离d0半径范围之内,较小范围的簇结构在移动环境能相对保持稳定,还能节省数据传输的能耗;二是簇头采用了复合权值的方式进行选择,权值不仅考虑节点能量,还考虑节点的移动速度和聚集性.仿真实验证明改进后的算法有效提高了无线传感器网络的能耗均衡性,延长了网络的生存时间,节点的数据发送成功率相对于经典分簇路由算法也得到了较大提高.     

基于加权优化树的WSN分簇路由算法

无线传感器网络(WSN)是由大量具有感知和传输数据能力的传感器节点组成的自组织网络,被用来部署监测物理环境.针对无线传感器节点存储空间小、能量有限、路由不稳定、能耗不均衡等问题,提出一种改进的基于加权优化树的路由算法,将树型结构应用于分簇路由算法中.根据节点的剩余能量、可用内存、相邻节点的距离、信道质量设定数据传输代价,并以此为基础对树型拓扑结构进行加权优化,分布式地在簇内创建树型网络拓扑结构.改进的算法降低了网络中数据传输的总代价.仿真实验结果表明:与传统的树结构和分簇路由算法相比较,结合了树型拓扑结构的分簇路由算法,在延长网络生存时间和平衡网络能耗方面更具有优势.     

无线传感器网络中一种改进的基于簇的路由方法

为在无线传感器网络中实现节能的路由转发,基于网络中节点能量有限和计算能力有限的特点,首先总结了目前已有的数据传输路由模式,在已有的基于簇的路由机制的基础上,在建立的簇中又进一步引入了"链"的概念.在簇建成后,将簇内的节点建成链,链首随机选择,每次由链首收集簇内数据后转发给簇头.这样每次向簇头传输数据的都是不同的节点,使得节点间的能耗更加均衡.仿真结果显示新模式有更好的节能效果,消除了节点的集中耗能,延长了网络的生存时间.研究表明,通过均衡节点能耗,可有效提高无线传感器网络性能.     

基于LEACH协议的簇头辅助路由算法

为了平衡无线传感器网络的负载,延长网络生存时间,针对大规模无线传感器网络场景,对低能量自适应分簇分层协议进行改进,提出一种簇头辅助路由算法。新算法采用控制信息与数据信息分离的思想,由簇头实现控制信息处理的功能,由簇内聚合节点和簇间转发节点实现数据的融合、转发功能。仿真结果显示,在大规模无线传感器网络场景下,该算法比低能量自适应分簇分层协议的网络寿命和数据接收总量均有明显提高。     

基于移动汇聚节点延迟容忍的节能策略

根据对无线传感器网络静态和移动汇聚节点模型的分析,在应用层延迟容忍的基础上提出了一种移动延迟容忍的策略。该策略利用移动代理节点代替静态的汇聚节点,移动到节点附近进行数据的收发,缓解了"能量洞"问题。延迟容忍的节能策略能够在移动汇聚节点的环境下利用应用层对数据延迟的容忍级别来降低数据传输的能量消耗,很大程度地延长了网络生命周期。     

移动Sink环境下的无线传感器网络数据收集节能算法

针对存在汇聚节点和移动sink场景下的数据收集问题,提出了一种联合考虑汇聚节点选取、普通节点到汇聚节点路由以及移动sink路径的启发式数据收集算法.应用图论对网络进行建模,采用最小连通支配集作为初始种子汇聚节点集,通过迭代确定最终的汇聚节点集、对汇聚节点集的最短遍历路径和普通节点到汇聚节点的最短路由.该算法在保证数据时延要求的条件下,减少了传感器节点到汇聚节点的数据传输,从而节省能耗.     

一种基于蚁群算法优化的WSN分簇路由算法

为了实现无线传感器网络对节点能量的高效利用,提出了一种蚁群优化的分簇路由算法CRAACA。该算法引入簇内平均剩余能量参数,对簇首选择阈值进行改进,以均衡簇内能耗;根据节点间的位置关系建立节点的可中继节点集,控制蚁群算法的搜索空间;蚁群在对可中继节点集进行路径搜索时考虑节点间的距离和节点的剩余能量,以生成节能和较好均衡网络能耗的多跳网络路由;对生成的多径路由依相应概率选择数据传输的路径,提高数据传输的可靠性。仿真结果表明,该算法在网络能量的利用效率、数据传送成功率,以及延长网络生存周期等方面具有较好的性能。     

无线传感器网络簇内可疑节点的博弈检测方法

针对无线传感器网络内部可能存在行为异常的可疑节点问题,在分簇路由协议的基础上,采用博弈方法通过簇内多个邻居节点对某一可疑节点进行判定,邻居节点产生的检测结果传输至簇头进行汇总. 簇头节点统计结果并采用多数投票方式对可疑节点进行判定. 为了保证数据传输的安全性,采用对称加密算法对各检测节点判定结果进行加密.若可疑节点是恶意节点,则该判定结果将在簇内广播,以达到隔离可疑节点的目的. 为了更符合实际环境,在博弈模型判定时,考虑攻防双方节点的能量消耗.实验结果表明,该多检测节点方案能够较好地分析无线传感器网络中可疑入侵节点和检测系统之间的博弈关系,提高了对可疑节点判定的准确性.     

基于无线传感器网络的农用大棚数据采集

为了将无线传感器网络更好地应用于农业环境监测中,提出利用感知层簇头节点收集数据的一种方法,即让簇内的普通节点同时向簇头节点传送数据,从而对系统加以改进。通过OPNET软件对系统性能进行仿真,分析在相同的参数下网络趋于稳定的时间以及平均时延。仿真结果表明,相比于簇内的普通节点顺序向簇头节点传递数据,建立在新方法上的机制可以有效缩短系统趋于稳定的时间,并能明显降低系统平均时延。     

TCP连接迁移的移动无线传感器网络数据可靠传输技术研究

针对可移动的无线传感器网络提出了基于TCP连接迁移的可靠传输技术,传感器节点加入网络时采用簇节点选择算法确定上层簇节点,当传感器节点移动出所连接簇节点临界区时,采用连接迁移节点选择算法选择迁移的目标簇节点,并进行连接迁移.该技术可以保证传感器节点在移动过程中仍然能够可靠的进行数据传输,具有对传感器节点透明的特点.仿真实验验证了方法的有效性和可行性.     

基于LEACH和压缩感知的无线传感器网络目标探测

为了解决在无线传感器网络监测的区域内进行信号目标源探测的问题,提出了一种联合低功耗自适应集簇分层型协议（LEACH）算法和贝叶斯压缩感知(CS)的方法. LEACH算法对网络节点进行分簇并选择簇头,将簇内节点的信息集中在簇头上,同时仅通过簇头向汇聚节点传递信息, 可减少向汇聚节点传输数据的节点数. 汇聚节点利用贝叶斯CS算法可从来自簇头的少量数据中恢复出信号源. 同时提出了一种阈值机制,以优化在数据量过少情况下CS算法的信号重构性能. 仿真结果表明,所提算法能对目标进行准确探测,具有较好的性能.     

基于Boosting算法的Pegasis路由协议在无线传感器网络中的应用

一种基于Boosting算法的新无线传感器网络节点数据处理方法在文章中被提出,以提高使用Pegasis路由协议的无线传感器网络目标辩识率并降低系统能耗。文章对无线传感器网络中从簇头到汇聚节点的数据处理过程进行了重新设计,在簇头使用数据融合技术以减少数据信息冗余和系统能耗,在汇聚节点采用Gentle Boosting算法提高信息准确度并实现最优决策簇的选取。基于Boosting算法的数据处理方法在保持Pegasis路由协议优点基础上,在系统辩识率与系统能耗两者之间寻找到一个较为理想的平衡点。最后实验结果显示,与传统方法相比文章中的数据处理方法在提高辩识率与降低系统能耗方面拥有更好的性能。     

基于非合作博弈的簇间能量优化路由算法研究

针对无线传感器网络(WSNs)的簇间路由进行详细研究,指出目前簇间路由中存在的能量耗散不均衡问题.通过实际例子指出簇间能耗不均的原因,即各个簇头节点的自私性导致数据流量分布不均,进而引发能耗的分布不均.在此基础之上,提出规范各个簇头节点行为的非合作簇间路由博弈模型,得出并证明该博弈的Nash均衡点(NEP).然后基于此博弈模型提出本文的路由算法——基于非合作博弈的簇间能量优化路由算法EIRNG.最后,进行详尽的仿真实验,分别针对网络的能量效率以及网络性能进行横向及纵向对比,实验结果表明,通过引入平衡因子θ_i,各层簇头可选择最优数据转发量,从而网络中的簇头之间的能量消耗趋于均衡.与经典分簇算法PEGASIS以及作者前期工作EEREG相比,采用EIRNG时网络生命期可延长分别为74.1%及8.6%.因此,基于非合作博弈的簇间路由能量优化算法EIRNG可有效地提高能量效率以及提高网络的性能.     

一种改进无线传感器网络的环境监测系统设计

为了解决环境监测中远程采集数据的实时传输和对监测数据进行管理分析的问题,设计了一种基于无线传感器网络的远程环境监测系统,通过GPRS技术实现了监测中心与监测终端之间的实时命令控制及数据传输,系统采用了移动汇聚节点的方法,解决节点能量更换频繁且容易产生的“能量空洞”问题,系统测试表明,基于移动汇聚节点的环境监测系统能够延长网络的生命周期,确保各个节点的能量消耗均衡,并且网络整体数据包丢失率和时延与固定汇聚节点的监测系统接近,实现了远程监控数据的实时传输。     

一种面向分簇实时监测应用的WSN时间同步算法

为了建立一种适用于分簇实时监测无线传感器网络的时间同步算法,同时建立具有较高精度的时钟偏移补偿模型,首先在分析分簇无线传感器网络特性的基础上,提出了一种基于分簇网络路由协议的跨层式同步拓扑构建方法;通过利用簇头路由信息和由邻居握手协议建立的簇内节点间的邻接关系,分别建立基于簇间双向组播和簇内双向广播的同步机制;最后结合参数估计理论构建基于线性模型的非簇头节点时钟偏移估计方法以及基于最大似然估计的簇头节点时钟相位补偿方法。理论及实验结果表明:该算法不仅保证了同步拓扑的有效性,而且使得同步开销较HRTS算法降低33%,较TPSN算法降低88%;单跳平均误差与TPSN算法相差仅6.36μs,较RBS算法提高12.87μs。