无线传感器网络中分布式多跳路由算法研究

在对无线传感器网络路由算法深入研究的基础上,设计出了一种完全分布式的、能量有效的无线传感器网络多跳路由算法,主要内容包括:(1)在成簇方面,给出了一种基于时间延迟机制的无线传感器网络成簇算法CHTD,解决了相同能量节点在产生簇头时的碰撞问题。并通过仿真验证了CHTD成簇算法比LEACH和目前已有的基于定时器的成簇算法TB-LEACH对网络性能有明显改善;(2)在簇头数据传输方面,给出CHTD-M簇间多跳路由算法。该算法将网络中均匀分布的簇头构造成一棵路由树,通过多跳传输的方式减少直接与基站通信的簇头节点数量。最后对整体算法进行仿真,实验结果表明,CHTD-M把节约网络能量和保持网络负载平衡很好的结合起来,显著地延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络中多跳时间同步算法的研究

提出了一种基于簇型的多跳时间同步算法——CBTS。利用Leach算法将网络划分成不同的簇,在此基础上把节点间的时间同步分为水平同步和垂直同步两个阶段来完成。在水平同步阶段,通过构建基站与簇头节点的层次拓扑结构,采用双向消息交换同步机制来完成簇头节点与基站的时间同步。在垂直同步阶段,采用双向消息交换和参考广播相结合的同步机制,来完成簇头节点和簇成员之间的时间同步,并利用最小方差线性拟合的方法估计了节点的时钟偏差,提高了时钟同步的精度,最终实现了整个网络节点的时间同步。经过仿真测试,证明该算法具有较低的消息交换开销和不错的同步精度。     

无线多跳网络中公平性的研究

对于无线网络来说,采用何种有效的策略使得资源分配具有公平性是目前国内外计算机无线网络研究领域的研究热点.本文研究分析了无线网络中几种常见的公平性,同时提出了一种"信道时间最大最小公平性"概念,扩展了无线网络的公平性定义.     

无线多跳网络可靠性评估方法研究

无线多跳网络的复杂性、动态性和移动性等特点,使传统网络可靠性评估方法不能直接迁移使用。针对无线多跳网络可靠性分析和量化等问题,对近年有关无线自组织网络、无线传感器网络和无线Mesh网络3种典型无线多跳网络可靠性研究按可靠性评估算法、网络可靠性协议、网络可靠性设计3个递进的层面分别进行了全方位剖析,并结合物联网应用环境,对无线多跳网络可靠性研究的发展趋势进行了展望。研究工作有助于指导网络设计,提升网络的可靠性及部署能力。     

无线多跳网络GeoGRID协议研究

Geocast是一种基于方向性投递的无线多播路由协议,能够减少冗余数据包,缩短多播时延。现有Geocast协议并不适用于稀疏网络环境,存在时延较大、数据冗余较高等缺陷。为了提高GeoGRID协议在稀疏网络中的性能,提出了GeoGRID-LBM和A-GeoGRID两种新型协议,利用网关节点掌握两跳网关节点邻居的信息,减少信道竞争和数据包碰撞概率,仿真实验表明,这两种改进型GeoGRID能够将数据端到端时延减少14%,降低冗余数据包数量达26%。     

无线多跳网络分簇协作路由算法

协作路由将物理层的协作通信技术和网络层的路由选择技术相结合是一种提高网络性能的跨层路由设计方案.现有的协作路由算法没有充分利用网络拓扑结构的特点,难以获得最优的协作路由.基于无线网络节点分布概况,提出一种分簇协作路由算法,以提高网络性能并增强网络的可靠性.该算法的分为三个阶段,簇的形成,簇间路由和簇内路由.算法的每个阶段都从节点分布对协作通信的影响出发优化协作路由设计,充分利用了无线网络中物理介质的广播优势和周围节点协作的优势.仿真结果表明,本文所提出的协作路由算法能够显著降低路由的中断概率,提高网络的可靠性.     

无线多跳网络节点合作算法研究综述

无线多跳网络的通信需要多个无线节点的支持,网络性能容易受到节点的影响。节点合作算法可以提高无线多跳网络通信性能。本文从安全性、负载、效率和公平性4个方面综述了无线多跳网络节点合作算法,并进行了分类和对比分析,并总结了该方向研究的发展趋势。     

无线传感器网络虚MIMO技术研究

在无线传感器网络(WSNs)中,由于节点资源受限,一般不具备多天线,为了充分利用多人多出(MIMO)技术的优点,组成虚MIMO结构成为现实可行的技术.分析了MIMO技术特点,在给出的虚MI-MO结构的基础上,提出了WSNs虚MIMO技术要解决的主要问题,并给出了解决方案.     

无线多跳通信网络数据传输延时补偿算法

通信网络超调量的增加以及过渡时段过长均会引起数据传输延时问题,使网络稳定性遭到破坏.对此,提出一种无线多跳通信网络数据传输延时补偿算法.在单跳传输队列模型中,采用等效带宽描述无线单跳网络链路的延时限制概率,从而推导出等效带宽模型的累积分布函数与概率密度函数.然后在路由中间节点处混合源节点与目的节点间的流量,计算延时下限...     

双跳MIMO无线传感器网络的通信性能分析

研究了固定增益放大转发的双跳多输入和多输出(M IMO)无线传感器网络。为了降低发射和接收链路的复杂度,所有节点均利用了基于信噪比最大化的天线选择策略。提出了系统中断概率和平均误比特率的封闭表达式。理论分析了系统的分集阶数,并比较了计算机仿真和理论导出的结果,验证了固定增益放大转发在无线传感器网络中是一种可选的低复杂度的转发策略。     

MIMO多跳簇结构无线传感器网络的路由算法及其能耗研究

由于分层簇结构协议能有效地解决无线传感器网络的能耗问题,文中针对基于MIMO的多跳簇结构无线传感器网络,提出了一种基于距离矢量的改进路由算法,同时在J-sim仿真平台上进行了相应的仿真,从而证明了改进路由算法的有效性。另外也证明了该系统的节点能耗特点和MIMO技术对降低系统能耗所具有的一定作用,但在低信噪比时其效果不明显。     

利用本地信噪比实现无线传感器网络的能量有效性

提出了利用本地信噪比来选择部分传感器节点发送数据从而达到实现无线传感器网络能量有效性的方法。在无线传感器网络中节点分布的密度很大,节点采集的数据具有很强的相关性,这样让每一个节点都发送它们采集的数据是非必要的。采用的方法是选择那些本地信噪比较高（即对恢复目标原始状态贡献大）的那些节点传送它们采集的数据。仿真结果表明该方法可以节约30%50%的能量消耗,并且对目标节点状态的估计几乎没有造成不良的影响。     

无线传感器网络的模糊功率控制技术

无线传感器网络节点通过撒播造成节点分布不均,分簇后导致分簇疏密不均,影响了网络性能,需要对簇头进行功率控制使网络结构更加优化.但这是一个难以确定其准确数学模型的过程,因此提出了一种采用模糊技术调整簇头功率以改变拓扑结构的方案.最后进行了仿真,实验结果证明通过分簇大小控制以后,网络的生存时间和通信量都有增加.     

End-to-end maxmin fairness in multihop wireless networks: Theory and protocol

To promote commercial deployment of multihop wireless networks, the research/industry communities must develop new theories and protocols for flexible traffic engineering in these networks in order to support diverse user applications. This paper studies an important traffic engineering problem–how to support fair bandwidth allocation among all end-to-end flows in a multihop wireless network–which, in a more precise term, is to achieve the global maxmin fairness objective in bandwidth allocation. There exists no distributed algorithm for this problem in multihop wireless networks using IEEE 802.11 DCF. We have two major contributions. The first contribution is to develop a novel theory that maps the global maxmin objective to four local conditions and prove their equivalence. The second contribution is to design a distributed rate adjustment protocol based on those local conditions to achieve the global maxmin objective through fully distributed operations. Comparing with the prior art, our protocol has a number of advantages. It is designed for the popular IEEE 802.11 DCF. It replaces per-flow queueing with per-destination queueing. It achieves far better fairness (or weighted fairness) among end-to-end flows.     

Markov Chain-based performance analysis of multihop IEEE 802.15.4 wireless networks

In this paper, we propose a Markov chain-based analytical framework for modeling the behavior of the medium access control (MAC) protocol in IEEE 802.15.4 wireless networks. Two scenarios are of interest. First, we consider networks where the (sensor) nodes communicate directly to the network coordinator (the final sink). Then, we consider cluster-tree (CT) scenarios where the sources communicate to the coordinator through a series of intermediate relay, which forward the received packets and do not generate traffic on their own. In both scenarios, no acknowledgment messages are used to confirm successful data packet deliveries and communications are beaconed (i.e., they rely on synchronization packets denoted as “beacons”). In all cases, our focus is on networks where the sources and the relays have finite queues (denoted as buffers) to store data packets. The network performance is evaluated in terms of aggregate network throughput and packet delivery delay. The performance predicted by the proposed analytical framework is in very good agreement with realistic ns-2 simulation results.     

基于MIMO模式的无线传感器网络数据传输协议

在对分簇无线传感器网络在簇群内和簇群之间数据传输能耗进行分析的基础上,提出了一种在簇群间采用MIMO模式进行数据传输的方法。该方法以HEED协议为基础,将MIMO模式引入到簇群间的数据传输过程中,极大地降低了传输能耗,并且创建了一种基于MIMO技术的分簇传感器网络能耗模型,推导出实现网络能耗最小化时系统参数的最优值。实验结果显示,与HEED协议相比,该方法更显著地降低了网络的总体能耗,使网络具有更长的生存期。     

一种节能的无线传感器网络QoS路由算法

针对无线传感器网络中不同业务对QoS的不同要求,提出了一种新的QoS路由算法—EBQoS算法。算法通过记录邻居节点到Sink节点的最小跳数信息建立到Sink节点的多条路径,并根据信息包的QoS要求和节点剩余能量选择合适的路径进行路由。通过仿真实验与顺序分配路由（SAR）算法的比较,结果表明该路由算法在提供差别服务和提高网络生存期方面具有明显的优势。     

不均匀簇无线传感器网络高效节能通讯协议

把无线传感器网络中的节点组织成簇能够有效的利用节点有限能量获得较长生命周期。传统随机成簇策略因忽视簇头负载差异而使能耗较高。针对这一问题,提出了基于不均匀簇的无线传感器网络高效节能数据通讯协议（Unequal Cluster size Protocol,UCP）在成簇时将离基站较近的簇分配少的簇内节点,而将离基站较远的簇分配更多的簇内节点。这样,离基站较远的簇头节点相比离基站较近的簇头节点在数据聚合时会消耗更多的能量,但是由于离基站近的簇不仅要聚合簇内节点的数据,而且还要转发离基站较远的簇头聚合后的数据,相比之下,能量的消耗会趋近平衡,而总体上每轮消耗的能量会更少。实验结果显示,UCP性能比MIT提出的LEACH协议性能好13%-16%。     

传感器网络中一种新的基于能量的分簇算法

传感器网络节点大部分采用电池供电,致使节点能量非常有限。为了节省能量进而延长网络寿命,文中提出了一种新的簇头选择算法EBC,EBC算法除了能够在局部网络内完成数据采集和数据处理外,还能够形成由簇头和网关节点组成的骨干网并完成整个网络通信。通过在Mambo节点上的实验证明,该算法能够有效地均衡整个网络的能量,并很好地应用于实际的传感器网络中。