混合传感器网络节点布设优化算法

针对无线传感器网络中节点在随机部署环境下执行“休眠”策略出现的区域覆盖“收缩”现象,结合网络中的边界效应问题,对覆盖边界区域进行针对性几何划分,提出一种边界区域部署调整的混合传感网节点布设优化算法。通过对划分的边界区域进行少量移动节点补充,达到节点调度过程中的能耗均衡,实现延长网络生存时间的目的。算法与随机部署、随机补充两种方法进行了优化效果对比,仿真结果表明,该方法对提高网络整体生存时长具有明显的改善作用,适用于随机部署状态下的无线传感器网络环境。     

基于空间分辨率的无线传感网节点调度策略

节点调度策略是解决无线传感器网络(WSN)能量受限和覆盖高度冗余的一种有效方法,但在节能的同时又必须满足覆盖率的需求。针对随机调度中的能量消耗不均衡且使用不合理等问题,提出一种基于空间分辨率的节点调度策略。该策略通过控制区域中的活动节点数来保障网络的覆盖率要求,并利用剩余能量来均衡化各节点的能耗。同时借助邻居节点保障机制,一方面关闭休眠节点的实时监听,减少不合理的能耗;另一方面缓解节点轮休时可能出现的覆盖漏洞问题,有效保障网络覆盖率。仿真结果表明,该策略在网络覆盖率、生存期以及节点间的能耗均衡度等方面的性能表现优于Gur Game等调度算法。     

无线传感器网络覆盖质量与节点休眠优化策略

研究网络优化安全可靠性问题,在无线传感器网络中,网络的能量有限,为了降低能耗,针对提高覆盖质量和降低能耗是一对矛盾,需要权衡考虑,可通过使部分节点休眠的方法来降低能耗,为了保持较高的覆盖质量,又需要较多的活跃节点.提出了一种无线传感器网络覆盖质量与节点休眠优化策略,对传感器节点随机冗余部署和随机休眠方案,建立覆盖质量与节点休眠之间关系的理论模型,引进调整覆盖质量与节点休眠的权衡问题,采用粒子群算法寻求两者间的最优化组合进行仿真,验证了模型的正确性及优化策略的可行性,为无线传感器网络节点休眠调度机制的实际应用提供了依据.     

基于加权的无线传感器网络优化覆盖算法

针对无线传感器网络探测网络环境的自适应休眠算法(Probing Environment and Adaptive Sleeping,PEAS)在节点调度过程中,存在节点能耗不均衡、网络的生命周期较短的问题,提出一种基于加权的优化覆盖算法。该算法对最小频繁项的目标所对应的传感节点按能量高低进行划分集合,使各集合能够独立覆盖最小频繁项的目标,以达到局部的优化。考虑到传感节点覆盖目标数和剩余能量对无线传感网络生存周期的影响,对边缘未覆盖的目标节点采用加权的方式进行覆盖。仿真结果表明:该算法能够均衡网络节点的能耗,有效地延长了网络的生命周期。     

无线传感网络中覆盖能效动态控制优化策略

能量约束是无线传感网络测量控制的关键问题之一.本文针对移动节点位置优化问题,提出了无线传感网络通信能耗评价指标,采用微粒群优化策略更新节点位置,使无线传感网络具有更强的灵活性和能效性.利用Dijkstra算法获得网络最优通信路径计算能耗评价指标.采用动态能量控制策略使空闲节点进入睡眠状态减少网络运行能耗.通过优化能量指标降低了通信能耗,实现了无线传感网络覆盖与通信能量消耗的合理均衡.对移动目标跟踪仿真表明,覆盖能效优化算法与动态能量控制策略相结合提高了无线传感网络覆盖的能效性.     

DRAD:一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议

数据收集是无线传感器网络的基本功能之一,被大量应用到环境监测。如何降低网络能耗、延长网络生命周期是环境监测中数据收集的首要问题。大多数应用都选择使用休眠调度,通过监听空闲侦听的时间来节省能量,而这通常是在MAC层进行。本文则在网络层路由中考虑休眠调度的影响,将路由和休眠调度综合起来考虑,提出了一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议DRAD。DRAD通过异步休眠调度避免了时间同步的消耗,节点只需维护与邻居节点间的时间差,通过顺带时间差修正机制解决时间偏移问题,降低了能量开销。实验用占空比来衡量系统能量消耗,结果显示DRAD可以稳定在预先设定的占空比,有效降低网络能耗,延长网络寿命。     

能量负载均衡的无线传感网分组成簇协议

针对无线传感网（WSN）中分簇路由协议在簇首分布及节点能耗不均问题,提出了一种节点能量负载均衡的分组成簇算法。根据节点能量分组,并随着节点能量的减少动态调整分组个数,组内根据能量重心进行簇首选举,利用簇首轮转和簇间多跳路由进一步均衡节点能耗。仿真结果表明,该算法有效实现了负载均衡,并显著延长了网络的稳定期。     

一种无线传感器网络自适应休眠算法的研究

降低无线传感器网络的能耗一直是迫切解决的问题。通过对无线传感器网络节点能耗分布情况的研究,发现对无线传感器网络节点休眠,可以减少节点收发能耗。针对降低无线传感器网络节点能耗的问题,文中基于多因素、多层次的层次分析法,设计了一种无线传感器网络自适应休眠算法(AHP休眠算法)。实验表明该算法依据信息采集需求和节点剩余能量自适应控制网络节点的休眠和收发,与传统的RS休眠和定时休眠算法对比,提高了节点能量的利用率,延长网络生命期。     

基于簇首轮替的高密度无线网状传感器网络中能耗均衡休眠调度方案

将无线传感器网络和无线网状网络相结合构建了无线网状传感器网络拓扑结构,将部分传感器设为休眠状态可以降低高密度无线网状传感器网络中的能量消耗,并且均衡网络能耗可以解决能量空洞问题。提出了一种基于簇首轮替的无线网状传感器网络能耗均衡的休眠调度方案。通过建立簇首轮替的能耗模型,得到在不同传感器轮流担当簇首的条件下网络能耗均衡时传感器的休眠概率。分析和仿真结果表明,相比较随机调度方案,该方案保证了网络覆盖范围,延长了网络生存时间,均衡了网络的能耗。     

一种无线传感器网络自适应休眠算法的研究

降低无线传感器网络的能耗一直是迫切解决的问题,通过对无线传感器网络节点能耗分布情况的研究,发现对无线传感器网络节点休眠,可以减少节点收发能耗。针对降低无线传感器网络节点能耗的问题,本文基于多因素、多层次的层次分析法,设计了一种无线传感器网络自适应休眠算法（AHP休眠算法）。实验表明该算法依据信息采集需求和节点剩余能量自适应控制网络节点的休眠和收发,与传统的RS休眠[1][2]和定时休眠算法[3]对比,提高了节点能量的利用率,延长网络生命期。     

一种应用于桥载设备监控网络CSMA/CA机制算法

在机场桥载设备在线监测管理网络的现场应用测试中,针对网络突发事件中高优先级节点传输延时长,节点能耗利用率低的问题,采用基于优先级调度策略思想的网络节点能量优化机制,对网络MAC层协议中的CSMA/CA算法参数做出调整,达到数据快速传输的目的,利用NS2软件进行网络仿真,结果表明该方法提高了高优先级节点的信道访问率,均衡了网络能耗并延长了网络生命周期.     

一种可分负载WSN的能耗均衡负载调度算法

无线传感器网络的节点电源能量有限,其能耗均衡问题已成为研究热点。针对星型可分负载无线传感器网络的负载调度过程,在同时感知、顺序返回信息的工作模型下提出了一种以能耗均衡为目标的负载调度算法(DLEBS)。该算法以降低网络能耗标准差为优化目标,在保证网络总体传输时间及传输顺序的情况下,可以得到相应的负载调度策略。仿真实验表明,算法得到的负载调度可以有效降低网络的能耗标准差。并且随给定时间的增加,算法得到的负载调度使得能耗标准差相应地减小。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

基于预测的移动目标跟踪节点协同调度算法

节点调度是分布式传感网降低节点能耗、延长网络寿命的重要手段。针对基于传感网的目标跟踪应用,提出目标运动和节点感知模型,并在此基础上提出一种基于预测的移动目标跟踪节点协同调度算法。算法利用粒子滤波构造节点感知功效函数,利用一种均衡节点剩余能量的方法构造感知能效函数,选举出参与目标跟踪过程的感知组成员。仿真结果表明,该算法具有较高的目标跟踪和定位精度,且可有效平衡节点之间的能耗分布。     

一种适用于煤矿井下无线传感网的能量均衡路由协议

矿井无线传感网的拓扑呈长距离带状,节点间能耗不均问题十分严重。非均匀分簇策略能从全局均衡节点能量负载,在矿井中具有良好的适用性。针对矿井传感网的带状特性提出了一个簇规模自适应调节的能量均衡分簇路由协议。协议根据节点离汇聚点的距离、剩余能量及分布密度来构造规模不等的簇。簇首的竞选以节点相对于周围候选者的能量水平为依据,避免了低能量节点被当选为簇首。簇间多跳路由算法依簇首近似线型的分布特点设计,不但考虑链路能耗最优,亦注重转发节点间的能量均衡。模拟实验结果表明,该路由协议显著平衡了网中节点能耗,延长了网络生存时间。     

基于梯度和能量捕获的无线传感网路由协议研究

为解决无线传感网分簇协议中出现的节点能量消耗不均衡的问题,提出一种新的基于梯度和能量捕获的分布式无线传感网路由协议EGRP。该协议引入了距离梯度和能量捕获技术,在成簇阶段,以节点自身剩余能量、邻居节点平均剩余能量、节点距离梯度为参数构建成簇策略;在转发阶段,以簇头剩余能量和簇头梯度为参数构建簇间转发策略。理论推导与仿真实验结果均表明,EGRP协议的优化效果达到了预期,使单个节点的能耗下降10.9%,不同节点间的能耗更加均衡,从而延长了网络的生命周期。     

基于数据相似度的无线传感器网络节点休眠调度策略

针对无线传感器网络中感知数据高度冗余、网络能量不均衡等问题,提出一种基于数据相似度的节点休眠调度策略(N3SDS)。N3SDS利用不同子周期采集的感知数据间的相似度构造模糊等价矩阵,根据节点邻居表与相似度阈值的聚类标 准进行聚类分析得到冗余节点,为避免感知盲区,针对冗余节点的不同聚类情况综合考虑节点的相对位置及剩余能量?进一步筛选出休眠节点并进行休眠调度,从而减少冗余数据收集。仿真结果表明,与ESSM和SSTBC相比N3SDS的网络寿命分别延长了28.2％和72.4％,数据准确度分别提高了5.4%和18.1%,有效地减少冗余数据收集,均衡节点能耗。     

无线传感器网络分簇拓扑的覆盖区域节点调度优化算法研究

利用区域分割的方法建立了一种覆盖区域冗余节点的优化调度机制,实现对完全覆盖区域内冗余节点的休眠调度,并将该机制引入无线传感器网络的分簇结构中,提出一种基于分簇拓扑的节点调度优化算法。算法通过控制簇内冗余节点进行休眠,减少簇首的数据通信量和簇成员中工作的冗余节点个数,降低了网络能耗。仿真结果表明,与未考虑冗余节点休眠调度的分簇算法相比,该算法有效提高了网络能量利用率,延长了网络生命期。     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法

针对LEACH算法中簇头能量消耗过快的缺陷,提出一种基于分组的无线传感网多轮分簇路由算法LEACH-G。在分簇过程中采用分组的策略,利用信标节点signpost,在选出簇头之前承担通信任务,均衡整个网络能耗,并在簇头选取阈值中引入节点与基站之间的距离以及能量参数,降低网络能耗。仿真结果表明,与LEACH相关算法相比,LEACH-G算法能够有效降低节点10%～15%的平均能耗,延长网络生命周期,提高簇头工作效率。