无线传感器网络中能量高效的自适应分发协议

能源效率在设计无线传感器网络时是非常重要的考虑因素,提供部分节点进入通信休眠状态的功能因此变得异常重要。提出一种基于类SRM（Scalable Reliable Multicast）抑制机制的EEA（Energy-Efficient Adaptive）分发协议,通过动态调整发射频率,抑制不必要的数据重复发送,根据制定的规则来关闭无线射频通信来达到节约节点能耗的目的;此外,在选择发送节点时,引入节点剩余能量参数,可以在一定程度上满足能量均衡;最后分别通过实验对泛洪协议和SPIN进行了相关比较,结果表明：EEA协议发送的次数更少,网络寿命更长。     

无线传感器网络自适应MAC协议

提出了一种根据无线传感网络流量自动调节节点睡眠-活动时间比例的MAC协议-ATMAC,在无线传感器网络TMAC协议的基础上,以低能耗、低延迟为目标,主要采用自适应、多级别的占空比及自适应竞争窗口,数据优先级队列使节点在流量较小时能更多地处于睡眠状态以节省能量,而在流量较大时,传输所涉及的节点可相对长时间地进入活动状态,且大流量和小流量节点所采取的占空比可以不同,从而节省低流量节点用于空闲侦听的能耗,降低数据传输的延迟,增大网络的吞吐量。仿真结果显示新协议在能量消耗、数据延迟等方面要超过TMAC。     

无线传感器网络时间同步协议

出了基于层次结构的无线传感器网络时间同步协议。首先以汇聚点为根节点建立一个具有层次结构的树,然后采用成对同步法沿着该树建立一个全网统一的时钟。仿真结果显示该协议能满足无线传感器网络的时间同步要求。     

一种新颖的高能效无线传感器网络协议*

在LEACH协议的基础上进行改进提出了一种高能效无线传感器网络协议——LEACH-M。LEACH协议中,簇首节点与基站之间直接传送数据,离基站较远区域的簇首能耗较大,这影响了系统寿命。LEACH-M协议在簇首形成阶段采用CSMA/CA(carrier sense multi-access with collision avoidance)作为MAC协议,并在簇首节点与基站之间引入了改进的多跳路由算法,使网络中各簇的能耗更加均匀。仿真结果表明,与LEACH相比,LEACH-M协议具有更好的能量有效性,并且提高了无线传感器网络的寿命。     

一种新颖的高能效无线传感器网络协议*

在LEACH协议的基础上进行改进提出了一种高能效无线传感器网络协议——LEACH-M。LEACH协议中,簇首节点与基站之间直接传送数据,离基站较远区域的簇首能耗较大,这影响了系统寿命。LEACH-M协议在簇首形成阶段采用CSMA/CA(carrier sense multi-access with collision avoidance)作为MAC协议,并在簇首节点与基站之间引入了改进的多跳路由算法,使网络中各簇的能耗更加均匀。仿真结果表明,与LEACH相比,LEACH-M协议具有更好的能量有效性,并且提高了无线传感器网络的寿命。     

无线传感器网络的安全认证协议研究

在对现有无线传感器网络公钥认证机制进行研究的基础上,提出了一种新的基于椭圆曲线公钥算法的部分分布式认证协议PDAP(partly distributed authentication protocol).在协议中,综合采用了门限秘密共享及证书合成的思想,将数字证书应用于无线传感器网络.同时,针对传感器节点计算能力、存储空间和能量有限的特点,对传统X.509证书的结构重新设计,通过重构的数字证书实现了节点的分布式认证.分析结果表明,该协议能够满足资源有限的无线传感器网络的安全性要求.     

A biologically-inspired clustering protocol for wireless sensor networks

Lately, wireless sensor networks are garnering a lot of interests, as it is feasible to deploy them in many ad hoc scenarios such as for earthquake monitoring, tsunami monitoring and battlefield surveillance. As sensor nodes may be deployed in hostile areas, these battery-powered nodes are mostly expected to operate for a relatively long period. Clustering is an approach actively pursued by many groups in realizing more scalable data gathering and routing. However, it is rather challenging to form an appropriate number of clusters with well balanced memberships. To this end, we propose a novel application of collective social agents to guide the formation of these clusters. In order to counter the usual problems of such meta-heuristics, we propose a novel atypical application that allows our protocol to converge fast with very limited overhead. An analysis is performed to determine the optimal number of clusters necessary to achieve the highest energy efficiency. In order to allow for a realistic evaluation, a comprehensive simulator involving critical components of the communication stack is used. Our protocol is found to ensure a good distribution of clusterheads through a totally distributed approach. To quantify certain clustering properties, we also introduced two fitness metrics that could be used to benchmark different clustering algorithms.     

一种基于空间相关性的无线传感器网络MAC协议

在大规模无线传感器网络中传输的监测数据具有较大的空间相关性,数据的传输存在一定冗余.如何有效的减少冗余数据的传输来改善网络性能成为一个重要的研究课题.本文以环状空间相关性模型为基础,从节点的筛选策略研究入手,提出一种能量高效的无线传感器网络MAC协议SEMAC.SEMAC协议采用信号强度优先的节点选择算法和冲突避免机制...     

无线传感器网络路由协议的研究*

在分析层次LEACH协议的基础上,提出了LEACH协议算法存在的问题,并相应地修改了成簇算法,增强了算法的健壮性。节点能量耗尽是导致无线传感器网络生命周期缩短的主要因素,因此在选择簇首时根据剩余能量最大的节点优先成为簇首节点,同时避免了因过多簇重组带来的巨大能量开销,而这些操作的主要能量消耗是在能量不受限制的Sink节点来完成的,从而保证了整个网络的负载平衡,使整个网络的生命周期达到最大化。经仿真和分析,改进后的分簇路由协议不仅有较好的节能效果,还具有较长的网络生命周期。     

一种链式分簇的无线传感器网络路由协议

提出了一种高效节能的链式分簇路由（CCR）协议。CCR协议提出了一种新的高效的双向的链式数据聚合与传输方式,在全网分簇的基础上在簇内使用此传输方式。簇头间通过路由树将采集到的数据发送到指定的唯一与基站通信的根簇头节点。仿真实验证明：CCR协议与LEACH和PEGASIS 2种早期的路由协议相比,其网络寿命分别提高了400％和200％。     

无线传感器网络路由协议研究

无线传感器网络是由大量微型传感器节点组成的一个自组织的网络系统,路由协议是具关键技术之。在综合大量路由协议和算法文献的基础上,对现有的无线传感器网络路由协议进行了归纳,初步对其进行了分类,介绍了几个典型的方案,并对各种方案进行了分析,指出了其优缺点和发展趋势。     

一种新颖的传感器网络聚类路由协议

提出了一种能量有效的基于聚类的传感器网络路由协议—EEHCA（an Energy-Efficient Hierarchical Clustering Algorithm for wireless sensor networks）。该协议通过最小化通信能量消耗并在所有节点之间实现能量消耗负载平衡的方式,达到了延长传感器网络生存时间的目的。协议提出了一种新颖的簇首确定机制,该机制可以避免感知区域内的节点进行频繁的簇首选举,从而节约了能量。为提高传感器网络的容错性能,引入了备用簇首的概念。在簇首与基站通信方面,采用多跳传输的方式进行,从而避免了距离基站较远的簇首进行长距离通信时所造成的能量过早耗尽的问题。仿真结果表明提出的协议拥有比LEACH和HEED协议更长的网络生存时间。     

一种低延时的无线传感器网络MAC协议

针对典型无线传感器网络X-MAC协议在多跳环境下累积延迟问题,提出一种具有低时延的Ex-MAC协议。利用管理邻居节点工作周期和虚通道算法,使得虚通道中的所有节点近似于同步,从而减少数据传输延迟,而且不需要交换同步控制帧。仿真结果与X-MAC协议相比,减少了端到端的延迟和数据包冲突的几率,提高了网络的吞吐量。     

高效节能的链式分层无线传感器网络路由协议

提出了一种高效节能的链式分层无线传感器网络路由协议（ECR）,阐述了协议的组织思想。本协议采用混合控制方式,有效结合中心控制方式和分布式算法的优势,产生两层链式簇结构;利用简单而高效的最大剩余能量原则选取父簇头,有效延长了网络第一个节点失效的时间和提高了网络能量利用率。通过与LEACH和PEGASIS 两协议的仿真比较,论证了ECR协议的高效性。     

按需能量多路径的路由协议研究

微机电系统、处理器、无线通信及存储技术的进步促进了无线传感器网络的飞速发展,使得无线传感器网络成为一种全新的信息获取和处理技术,也因此与传统网络有着许多不同之处.介绍了无线传感器网络的特点及其通信协议体系结构,着重讨论了传感器网络路由协议的设计问题.在分层模型基础上,动态地选择汇聚节点和分层模型的能量多径路由协议可使能量均衡,延长网络寿命,提高数据转发率,这也是传感器网络路由设计的主要目标.     

A spatiotemporal communication protocol for wireless sensor networks

In this paper, we present a spatiotemporal communication protocol for sensor networks, called SPEED. SPEED is specifically tailored to be a localized algorithm with minimal control overhead. End-to-end soft real-time communication is achieved by maintaining a desired delivery speed across the sensor network through a novel combination of feedback control and nondeterministic geographic forwarding. SPEED is a highly efficient and scalable protocol for sensor networks where the resources of each node are scarce. Theoretical analysis, simulation experiments, and a real implementation on Berkeley motes are provided to validate the claims.     

能量异构的无线传感器网络分簇协议

无线传感器网络分簇协议通常假定网络是同构的,即网络中所有节点具有相同的初始能量,这些协议不能充分利用异构网的特点。提出了一种适合于异构网的分布式分簇协议（EHCP）,该协议优先选择剩余能量较多的节点作为簇首以平衡节点的能量,并在簇间采用多跳通信以节省能量。仿真实验结果表明：与同类协议相比,EHCP协议能显著地延长网络稳定工作的时间,具有良好的性能。     

无线传感器网络安全数据汇聚协议

无线传感器网络中,如何将数据汇聚技术与路由技术结合,设计高效的数据汇聚协议,以减少传输过程中的数据量,减轻数据汇聚过程中的网络拥塞,协助路由协议延长网络的生存时间是一个重要的问题。尽管数据汇聚能有效地减小通信开销,但数据汇聚技术也不可避免的带来了一系列安全问题,譬如传感数据外泄等,因而安全问题成为数据汇聚中一个重要研究方向。目前,安全数据汇聚技术及其实现协议已经成为传感器网络安全的研究中一个重要课题。详细介绍安全数据汇聚协议这个领域内的研究进展和成果,从安全角度对比分析各种现有协议,最后结合该领域内的研究现状以及作者的研究体会指出了该领域未来研究的一些重要方向。     

An asynchronous MAC protocol for wireless sensor networks

The MAC protocol for wireless sensor network plays a very important role in the control of energy consumption. It is a very important issue to effectively utilize power under the condition of limited energy. The most energy-wasting part of the MAC protocol for wireless sensor network is at the idling condition. Therefore it is crucial for power saving to be able to turn off the signal transducer of the wireless network when the equipment is idling. Pattern-MAC (PMAC) allows sensors that did not transfer for a long period of time to quickly enter a dormant state, so that the problem of sensor overhearing can be greatly improved, and the whole network structure can fully respond to the actual transfer rate without too much energy consumption, but this type of design requires precise time synchronization mechanism. Achieving time synchronization is a very energy consuming and very expensive mechanism in the sensor network structure, achieving the goal is coupled with excess energy consumption and reduction of the lifespan of the sensor. Additionally, the exchange action with the neighboring pattern after each cycle, not only generates additional energy consumption for data transfer, but is also accompanied by factors such as competition, collision and pattern exchange failure. We propose an asynchronous MAC protocol (AMAC) in this paper and expect to improve the problem of energy wasting and time synchronization due to sleeping schedule exchange under the PMAC basic protocol.     

接收端发起的异步无线传感器网络MAC协议

为了减少无线传感器网络中由于空闲侦听而产生的能量消耗,在接收端发起的介质访问控制(RI-MAC)协议基础上提出一种新的接收端发起的异步RP-MAC。该协议通过预测接收节点唤醒时间,采用随机数作为唤醒间隔,改进RI-MAC的重传机制,从而减少了空闲侦听和网络冲突。NS2仿真结果表明,改进后的MAC协议在在高负载网络中显著降低了节点工作的占空比,提高了包交付率,从而减少了网络能耗。