无线传感器网络中基于Voronoi覆盖及Delaunay三角剖分图的最小刚性拓扑控制算法

为同时满足覆盖与节能应用需求,本文提出了无线传感器网络中一种最小刚性拓扑控制算法MRTc（Minimal rigid topology control algorithm based on Voronoi coverage and Delaunay triangulation）.该算法基于Voronoi覆盖机制,准确控制节点工作状态,实现活动节点对目标区域的完全覆盖.在此基础上,MRTc利用Delaunay三角剖分图的特点,构建出适用于无线传感器网络的最小刚性拓扑结构.该结构有效约束了网络平均节点度,且同时具有容错性、覆盖性和稀疏性.此外,MRTc引入节点功率控制策略,在维持网络完全覆盖的基础上最小化节点能耗.仿真结果进一步验证了本文提出的MRTc算法的有效性.     

无线传感器网络的拓扑控制算法综述

无线传感器网络的首要设计目标即延长网络生命期,而网络拓扑作为路由层协议和MAC层协议的重要平台,对其进行控制是实现这一目标的支撑基础.本文总结和分析了传感器网络领域已有的拓扑控制方面的研究成果,阐述了多种受研究者关注较多的典型拓扑控制算法,并指出其中有待解决的问题,进而归结了拓扑控制算法设计中需考虑的因素,随后针对功率控制和分簇控制分别设计了两种算法模型,最后探讨了今后应研究的问题,指明了下一步研究中的重点和难点.     

无线传感器网络中能耗均衡的覆盖控制算法

覆盖控制作为无线传感器网络的一个基本问题,对网络的生存时间、部署策略、通信协议和组网等问题的解决具有重要影响。在传感器节点随机冗余部署方式下,传统的方式 是在保证覆盖要求和通信连通的前提下仅将最少量的节点投入活跃工作状态,从而降低网络能耗。但是,若频繁地激活同一批节点,会造成这些节点由于能耗过快而较早失效效,使整个网络的冗余程度降低。然而,冗余度是传感器网络在单个节点性能有限的情况下提高整个网络的可靠性、容错性、精确性等的基础。为此,本文提出了一个能耗均衡ECB的覆盖问题,指出它是NP完全的,并给出了一个集中式近似算法。该算法根据节点的剩余能量赋于每个节点非负权,再基于Voronoi划分和贪心边方法,在保证覆盖要求的同时选择权和最小的节点激活。仿真实验结果表明,ECB算法求得的活跃节点集小,可以达到有效覆盖,并且可以保持网络的冗余度。     

基于图论的无线传感器网络自组织性能研究

无线传感器网络自组织问题越来越受到人们的关注,控制方法也大量涌现,但在对自组织性能的评价上,现在大多仍停留在定性分析阶段。本文针对无线传感器网络自组织中连接和覆盖两个重要指标,利用Delaunay三角剖分评价节点实体和他们的关系以及结点之间的信息传递和融合;利用Voronoi图进行评价节点覆盖的区域;同时,对整个自组织过程,引用自组织度的概念对其分布效果进行定量分析。仿真结果表明,我们提出的性能分析方法能够很好地评价无线传感器网络自组织算法的优劣。     

无线传感器网络中基于链路转发的拓扑控制算法

提出一种基于链路转发的混合分簇(LTHC)拓扑控制算法.该算法是在传统低功耗自适应集簇分层型(LEACH)算法的基础上,通过改变簇首的通信方式来降低能耗.算法主要思想是:在网络生成若干簇后,在簇首与SINK节点之间建立一条链路,并且链路节点为非簇首节点,簇首通过该链路转发数据到SINK节点.通过这种通信方式可以有效降低离SINK节点较远的簇首能量消耗,使得网络的能量消耗平均分布到网络其他节点上,从而延长网络的生命期,提高网络通信量.通过仿真,发现LTCH算法远远优于传统LEACH算法,在通信量和网络生存期上都有很大的提高.     

基于路径损耗的无线传感器网络分布式拓扑控制算法

对无线传感器网络中目前最常用的3种链路度量标准进行分析和比较得出,在满足一定收包率要求时,节点的接收信号强度存在一个最小阈值.考虑接收信号强度作为拓扑构建条件时需节点具备相同发射功率的不足,提出将路径损耗大小作为拓扑构建的条件,设计了一种分布式拓扑控制算法——PLBD.该算法在保证收包率的同时,还使各节点之间的通信保留最小损耗链路.仿真结果表明,PLBD算法构建的拓扑不仅能够保证网络连通性,还具有通信时延低,健壮性好,能量消耗相对均衡的特点.     

分布式Delaunay三角剖分在栅栏覆盖中的应用

提出了一种有效的双向边分布式造构Delaunay三角剖分拓扑图算法（MEDDEL）,该算法仅利用一跳邻居节点的信息,高效构造MEDDEL拓扑图,避免了大量通信代价和能量消耗。然后给出了MEDDEL拓扑图下支撑值计算的证明。最后在传感器能量模型和MEDDEL拓扑图下,利用分布式最佳覆盖路下的最短穿越和最小能耗算法（SMBCP）解决无线传感器网络中栅栏覆盖最佳路径的问题。仿真实验结果分析表明,与RNG、GG、PLDEL、UDEL、DEL相比较,在MEDDEL拓扑结构下寻找到路径支撑值最小的情况下,运行SMBCP算法能找到最佳覆盖路径下的最短穿越路径和最小能耗路径。     

增量构造Voronoi区域的改进算法

将Voronoi区域的半平面公共交集转换为Voronoi顶点与半平面的位置关系,提出一种简单的裁剪规则实现Voronoi区域的增量构造;该算法可以有效地处理半直线Voronoi边与直线Voronoi边以及节点共线等特殊情况。理论分析与实验结果表明,该增量构造Voronoi区域的平均时间复杂度是近似线性的。     

无线传感器网络中基于滑动邻域的插值算法

由于节点部署不均匀,传感器网络存在覆盖漏洞即监测盲区,监测盲区影响被监测区域环境数据收集的精确性,给无线传感器网络各种应用带来了巨大困难.以往解决这一问题的主要手段之一是从覆盖率出发,部署新节点缩小监测盲区.但随着传感器网络的规模增大,这种依赖部署新节点达到全面覆盖监测环境的方法很难实现.另一种方法则是通过盲区邻域节点对盲区插值预测,评价盲区的数据.为此,提出一种新的滑动邻域插值盲区评价算法,该算法基于三角剖分技术,迭代筛选出与预测点空间相关性强的传感节点集,然后利用节点采样值对预测点进行估算,以获取插值点误差最小的估计值.实验结果表明,所提出的滑动邻域插值算法能有效估计监测盲区预测点的数据与缺失数据,具有可靠、稳定的估计性能,并可支持网内任意点的实时估计.     

分析无线传感器网络的拓扑控制

无线传感器网络的拓扑控制可以生成能量高效的数据转发网络拓扑结构。本文从无线传感器网络拓扑控制的重要性与设计目标出发,就拓扑控制算法等方面的内容进行了分析与探讨。     

无线传感器网络的一种可调节的拓扑控制算法

在无线传感器网络的拓扑控制问题中,保持节点能耗最低路径和低节点度之间存在一种平衡.最佳的平衡点与具体的应用和网络状态有关.文中提出一种新的拓扑控制算法,使所构造的拓扑能在这两个不一致的目标之间进行调节.该算法所构造的拓扑结构在一极能保持所有能耗最低路径,另一极能使平均节点度逼近理论最小值.仿真结果证实新算法在比已有方案更真实的能量消耗模型下可以保持所有能耗最低路径,同时也显示新算法对节点度有更大的调节范围.     

一种基于生成树的无线传感器网络拓扑控制算法

文章主要介绍了一种基于生成树的无线传感器网络拓扑控制算法,通过限制代价较大的通信链路来解决网络的连通性与网络拓扑结构的稀疏性之间的矛盾。实验结果表明这是一种有效的拓扑结构控制方法,不仅能够保证了网络的稀疏性,而且能够有效的延长网络的生存周期。     

无线传感器网络拓扑控制研究

随着无线传感器网络的广泛应用,传感器节点的部署环境也更加复杂,网络性能受到很大影响,通过优化拓扑结构,最大化利用节点有限资源成为拓扑控制研究的重要内容,网络拓扑控制在延长网络生命周期、节约节点资源、降低网络干扰等方面发挥着重要的作用,它能够提高路由协议和MAC协议的效率,为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面提供基础。设计实现一种高效的拓扑控制机制已成为无线传感器网络的研究重点,该文中主要是针对现有的部分拓扑控制算法进行了分析和比较。     

无线传感器网络拓扑控制算法研究进展

对于无线传感器网络而言,拓扑控制是一个基本问题,对网络性能的影响很大,其目标是用最小的能量维持网络拓扑。文章较为详细地介绍了现有的无线传感器网络拓扑控制算法,并分析了各种控制算法的优缺点,探讨了拓扑控制算法今后的重点研究方向。     

一种建立可自维护且具有最小能量特性的无线网络的分布式拓扑控制算法

由节点的位置和传输范围确定的无线网络拓扑结构对网络的性能有着重大的影响.拓扑控制通过调节节点的传输功率能够优化网络的性能,减少节点的功率消耗,延长网络的生存时间.文中提出一个分布式的拓扑控制算法,由该算法产生的拓扑结构具有最小能量特性,并且在网络的组成发生动态变化时,算法可以以响应的方式维护全网的连通性和全局的最小能量特性.该算法不仅适用于同质的无线Ad Hoc网络,也适用于异质的网络.仿真研究表明,提出的算法在平均节点度、传输功率的效率以及响应拓扑变化的平均节点数等方面均优于基于直接传输区域的拓扑控制算法.     

一种无线传感器网络拓扑的启发式分簇控制算法

无线传感器网络的首要设计目标即延长网络生命期,而网络拓扑作为上层协议的重要平台,是实现这一目标的支撑基础. 为了研究符合网络生命期目标要求的传感器网络拓扑控制方案,针对传统分簇算法的部署受限或可靠性缺乏等弊端,从理论上对分簇需求进行了建模分析,最终转化为携近似优化目标的簇划分及簇头选取问题,进而提出了一种启发式的分簇控制算法. 通过实验对方案进行了性能分析和验证,结果表明该算法以较合理的簇规模进行分簇划分,所获拓扑结构具有全局能耗低、骨干网健壮性高的特点,能有效地延长WSN的生命期.     

无线传感器网络的拓扑控制

拓扑控制是无线传感器网络研究中的核心问题之一.拓扑控制对于延长网络的生存时间、减小通信干扰、提高MAC(media access control)协议和路由协议的效率等具有重要意义.全面阐述了拓扑控制技术的研究进展,首先明确了拓扑控制研究的问题和设计目标,然后分别从功率控制和睡眠调度两个方面介绍代表性的研究工作,并加以分析和比较,同时指出了这些工作存在的不足.最后分析和总结了研究现状中存在的问题、需要进一步研究的内容以及拓扑控制研究的发展趋势.