基于感知网格的无线传感器网络动态采样策略

在分析无线传感器网络时空相关性模型的基础上,提出一种基于感知网格的无线传感器网络动态采样策略.将监测区域划分为多个感知网格,感知网格内只有簇头节点保持活跃状态,当出现异常数据后再激活感知网格内其他节点来获得更详细的信息.该策略通过减少无线传感器节点之间相同的或相近的采样数据上传来降低冗余信息的传输.仿真结果表明:该策略显著提高了无线传感器网络能量效率.     

一种用于无线传感器网络的改进SPIN路由协议

由于无线传感器网络（WSN）节点的能量有限,因此尽量减少各节点的能量消耗,延长整个网络的生命周期,是无线传感器网络路由协议设计中考虑的主要问题。文章提出了一种改进的SPIN路由协议,取名为SPIN-Z,与现有的SPIN协议比较,其主要特点是通过减少整个网络冗余数据的传输来减少能量消耗。在NS2环境下进行仿真,结果表明SPIN-Z协议比SPIN协议更加节省能量。     

无线传感器网络数据压缩技术的研究进展

随着传感器技术、嵌入式计算以及无线通讯技术的发展,无线传感器网络应运而生。因为无线传感器网络中的节点只有有限的电池能量,而数据的无线传输是能量消耗的主要部分,过多的无线传输将会快速耗尽节点的电池能量,从而引起节点失效。因此,如何在不危及网络的任务条件下尽可能地压缩数据是一个重要的研究问题。本文从时间相关性、空间相关性以及时空相关性三个方面综述了近年来无线传感器网络数据压缩技术的研究进展,讨论了目前存在的一些问题以及未来的一些研究方向。     

一种基于多播分发树的无线传感器网络代码分发协议

代码分发协议是无线传感器网络（WSNs）在实地部署之后进行软件更新的关键技术。针对现有代码分发协议对特定目标节点分发时需要传输冗余代码镜像的问题,提出了一种基于多播分发树的代码分发（MTCD）协议。MTCD协议通过建立基站节点到目标节点的分发树路径来降低网络中参与代码分发节点的个数,从而降低数据冗余传输和网络能量消耗。TOSSIM仿真结果表明：与TinyOS的标准代码分发协议Deluge相比,MTCD协议在分发时间和数据包传输方面都有更优的性能。     

基于数据流和网络编码的无线传感器网络数据聚合算法

为了减少分簇的无线传感器网络(WSN)中数据包传输的数量,并使传感器网络的能量效率最大化,提出了一种节能的自适应数据聚合算法.在该算法中,源节点凭借其存储和计算能力,利用数据流技术减少数据包的传输量;当数据从源节点传输到簇头时,簇头根据控制信息选择一组节点作为编码节点,当数据相关性低于某阈值时,该组节点对数据包进行网络编码,若数据相关性高于某阈值,该组节点则会成为聚合节点进行数据聚合,网络编码和数据聚合可以减少簇头冗余流量,提高能量效率.实验结果显示,使用该算法后,数据包交付率有所提高,能量消耗显著减少.     

无线传感器网络中基于熵评判的关联支配集构造算法

无线传感器网络通常是密集分布的,因此相邻网络节点感知的数据之间具有很大的相关性.为了在无线传感器网络中进行数据冗余缩减,文中提出了一个基于熵评判的关联支配集构造算法(EECDS),算法首先通过评价高斯随机变量的熵值来判断网络节点间的数据相关性,然后分布式地构造一个关联图,最后根据关联图信息移除网络中的冗余节点,构建一个...     

基于多态蚁群算法的WSN能耗均衡路由协议

针对无线传感器网络(WSN)的能耗均衡问题,提出一种基于多态蚁群算法的路由协议,采用周期传输和数据融合的方式,将无线传感器节点的剩余能量信息融合到信息素的形成中。仿真实验表明,与Leach协议相比,采用该协议有82%的节点生命周期更长,在相同时间内网络可多传输48%的数据包。在实验室使用31个节点部署无线传感器网络,将路由协议应用于网络。实验结果验证了该协议的有效性。     

基于多态蚁群算法的WSN能耗均衡路由协议

针对无线传感器网络（WSN）的能耗均衡问题,提出一种基于多态蚁群算法的路由协议,采用周期传输和数据融合的方式,将无线传感器节点的剩余能量信息融合到信息素的形成中。仿真实验表明,与Leach协议相比,采用该协议有82％的节点生命周期更长,在相同时间内网络可多传输48％的数据包。在实验室使用31个节点部署无线传感器网络,将路由协议应用于网络。实验结果验证了该协议的有效性。     

多个无线传感器网络中节能MAC协议设计

在无线传感器网络中,媒体访问控制(MAC)层协议影响着整个网络的性能。根据无线传感器网络对节点能耗和时延的要求,本文提出了一种基于跨层设计的节能MAC协议。利用物理层、MAC层和路由层之间的信息交互,在保证可靠通信的基础上,实现在一个监听/睡眠周期内数据多跳传输,缩短数据传输时延,并且有效控制网络数据传输的冗余度,降低冗余节点能量消耗。性能分析和仿真结果表明,节能MAC协议能够有效地降低网络时延并且减少节点能耗。     

无线传感器网络中基于区域相关性的自组织成簇算法

无线传感器网络资源有限,信息量大,通常采用分簇压缩减少传输量。针对传感器网络中的小波压缩,提出了一种基于相关区域自组织的成簇算法。该算法利用实际区域数据的相关性进行分簇,在簇头进行小波数据压缩的同时进行相关性检测,动态调整簇结构,保证簇内节点的相关性较好;同时在Sink分析簇间节点数据相关性,形成相关性好的大规模簇,进一步提高较长时间内的压缩效率。理论分析和实验仿真表明,该算法能尽可能地利用节点数据的时间和空间相关性去除冗余数据,提高小波数据压缩效率,降低了网络的能耗。     

无线传感器网络中基于协同压缩方法的MAC协议

基于无线信号的广播本质,利用传统MAC协议所忽略的串音(overhearing)数据,提出一种方法以在媒介访问控制层去除数据的空间相关性.根据串音所接收到的数据,事件监测节点间协同地对自身的数据进行压缩后再发送,从而在链路层减少冗余信息的传输.首先针对节点间的协同数据压缩问题进行量化,建立线性规划模型;进而提出一种近似最优的、更低时间复杂度(O(N2))的启发式节点筛选算法.在此基础上,设计一种能量有效的、基于协同压缩方法的MAC协议(CCP-MAC),可分布式地控制节点实现该节点筛选算法,相应节点可从筛选出的被压缩节点子集中接收串音数据,融合冗余数据以后再进行发送.实验结果表明,CCP-MAC利用串音数据协调节点进行数据压缩,可在很大程度上节约能量,延长网络的生命周期.     

一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议

针对无线传感器网络最小跳数路由协议数据包多路径冗余传输,能量消耗不均衡等问题,提出了一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议。该协议通过引入侦听机制在网络中建立传输路径,同时采用一种新的能量均衡策略解决关键节点能耗过快的问题,以有效延长网络寿命。通过自主研发的无线传感器网络仿真平台进行仿真,比较最小跳数路由协议和改进协议的性能。实验结果表明:改进协议能够很好的均衡网络能量消耗,提高网络能量有效性,延长了网络寿命。     

WSNs中高效且适应性强的安全数据融合*

针对无线传感器网络中传感节点能量的有限性和无线链路的时变性,设计了一种高能效的、适应性强的安全数据融合算法EASDA。该算法在融合过程中基于非物理意义的模式码将传感器节点分成冗余集,在数据传输过程中利用数字喷泉码进行编码。仿真结果显示,该算法有效地减少了冗余数据的传输,使网络中能耗更加均衡,并且适应于任何删除信道。     

基于Q学习的无线传感器网络自组织方法研究

为实现无线传感器网络中数据传输效率与能量节省的综合性能优化,提出一种基于Q学习的自组织协议方法,将无线传感器网络的每个节点映射为一个Agent,通过学习训练,使得每个Agent可以选择一个较优的转发方向,从而实现无线传感器网络的自组织。实例分析表明,应用Q学习构建的自组织传感器网络能够提高数据传输的能量效率,延长网络生存期。     

基于TEEN协议和BP神经网络的WSN数据融合模型

针对无线传感网感知数据中含有大量无效或冗余数据的现象,本文提出了一种基于TEEN协议和BP(Back Propagation, BP)神经网络的数据融合模型。该模型利用三层BP神经网络描述簇结构,通过TEEN阈值过滤非必要信息,在簇结构信息传输过程中运用神经网络功能函数处理大量感知数据,从中提取感知数据的特征值并转发至汇聚节点。实验仿真表明,该模型无论在数据通信量、使用寿命及网络消耗上都优于TEEN协议,在降低网络通信量和网络能耗的同时提升了网络的使用寿命,大大提升了数据采集的效率和性能。     

无线传感器网络节点自调度冗余覆盖算法

对于能量受限的无线传感器网络,延长网络存活的时间很关键。针对这个问题,提出了一种基于能量均衡的传感器节点自调度冗余覆盖协议（SRCP）,通过仿真实验对该算法的有关性能进行了评价,性能评价表明：这种算法能有效使用节点能力,延长网络存活时间。     

基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议

近年来,水下物联网和海洋物联网已经成为一个热门的研究方向,水声传感器网络路由协议作为海洋物联网的重要组成部分也得到研究人员的广泛重视。因此在HH-VBF协议的基础上,提出一种基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议——ES-HH-VBF协议。ES-HH-VBF协议在保留了将下一跳节点的位置信息作为计算节点转发因子的参考值的基础上,引入了节点剩余能量改进节点转发因子的计算方式,以此来均衡网络中的能量消耗;并且还将预设的距离阈值由HH-VBF协议中的固定值改为根据节点剩余能量变化的动态值,从而可以动态地控制数据冗余。为了验证ES-HH-VBF协议的性能,在水下传感器网络仿真器Aqua-Sim上对HH-VBF协议和ES-HH-VBF协议的性能进行了对比分析。仿真结果表明,随着节点发包间隔的增加,ES-HH-VBF协议的包传递率比HH-VBF协议的包传递率高4.2%左右,网络平均时延比HH-VBF协议低11.3%左右,网络平均能耗比HH-VBF协议低8.2%左右。通过对ES-HH-VBF 协议和HH-VBF协议的仿真实验分析可知,ES-HH-VBF协议在提高数据包传递率、降低平均能耗和降低平均延时方面具有较大优势。     

一种由接收端发起的无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSN)中,现有的基于接收节点发起的异步MAC层协议,在计算接收节点唤醒时刻时,多采用维持邻居节点的伪随机唤醒时间表的方法。在网络动态负载条件下,此方法不能动态地改变节点唤醒间隔,从而带来较高的数据传输冲突率及较大的数据传输延时。为了解决此问题,本文提出一种新协议HELD-MAC(High energy efficiency and　low delay MAC),保证节点之间具有不同的唤醒时间,同时能够准确预测接收端唤醒时刻,而且接收端可以根据网络负载情况动态改变唤醒间隔。同时为了减轻能量黑洞问题,协议根据节点的剩余能量,自适应地改变节点的最小唤醒间隔。通过仿真对HELD-MAC进行评估,与RI-MAC,PW-MAC等对比,在数据传输延时、能量消耗、网络吞吐量和传输碰撞方面具有较大优势。