基于蚁群优化算法的无线传感器网络跨层路由协议

针对无线传感器网络对实时性、鲁棒性及能耗平衡要求较高的特点,提出了基于蚁群算法和跨层优化的无线传感器网络路由协议ABCRO（Ant-Based＆Cross-layer Routing Optimization）。算法综合考虑各层之间的信息共享机制,将链路的通信开销和链路通信情况以数据的形式转换为网络性能优良的评估参数;通过将接纳控制网络节点机制、信息素禁忌表的双向更新、节点剩余能量信息维护及跳数更新等信息加入路由选择公式,有效增强算法的可扩展性,降低通信过程中的拥塞问题。仿真实验表明ABCRO算法能够较快的寻找出一条最优的路径,从而平衡网络能耗,降低冲突率,有效提高网络整体性能,延长网络寿命。     

基于路由信息的无线传感器网络跨层MAC协议

为解决S-MAC协议的时延问题,提出了一种基于路由信息的MAC协议RC-MAC协议。协议采用跨层优化的方法,通过修改MAC层帧结构在该层中引入网络层所提供的路由信息,使节点能够预先知晓路径,实现预约信道并提前进行握手,提高了网络的传输效率。此外,通过引入多次自适应侦听,使数据能够在一个调度周期内传输多跳,减少了端到端时延并提高了吞吐量。通过理论分析和仿真验证了RC-MAC协议在未引入过多能量消耗的基础上相对S-MAC协议能够减少时延50%左右,在网络负载大时可有效提高网络吞吐量30%左右。     

基于无线传感器网络的MAC层协议的研究

无线传感器因其巨大的应用前景而受到学术界广泛关注,无线传感器网络媒体访问控制的研究已经成为无线传感器网络中的研究热点。本文在分析无线传感器网络的MAC设计中需要考虑的问题的基础上,对近几年提出的几种典型MAC协议进行了深入探讨,并讨论了其在实际中的应用,最后提出了无线传感器网络MAC协议的发展方向。     

无线传感器网络MDC视频传输的跨层多径路由协议

将网络协议栈的跨层优化设计思想应用于多媒体无线传感器网络,提出一种基于视频编码峰值信噪比最优的跨层多径路由协议.在跨层多径路由模型中,以最大化应用层的多描述编码(MDC)峰值信噪比作为优化目标,通过物理层的丢包率测量和MDC层的信道容量估计联合确定网络层的多径路由属性,MDC的每个描述被映射到多条链路独立的路径上分别传输,最终在Sink节点进行汇聚.对随机生成的网络拓扑求取最小跳数节点的独立两路径路由和跨层多径路由,将Foreman视频分割成2个描述编码视频沿不同路由进行传输,仿真结果验证了跨层多径路由能够降低丢包率和提高平均PSNR.跨层多径路由协议能够提高MDC视频在无线传感器网络中的传输质量.     

无线传感器网络寿命与效用的跨层优化

针对无线传感器网络,提出了一种基于无线传感器网络寿命与效用的跨层优化算法。为了提高无线传感器网络的使用寿命和效用,综合介质访问控制和传输层流量控制,建立以基于网络效用与网络寿命为目标、以链路传输容量与无线传感器网络目标寿命为约束条件的双目标优化模型,利用拉格朗日垂直分解法将双目标优化模型逐层分解为两个单一层的优化问题,推导出链路传输概率和拉格朗日乘子的迭代公式,并得到优化方案。仿真结果表明,该跨层优化算法在保障网络寿命与满足链路容量前提下,提高了无线传感器网络的使用寿命和效用。     

基于能量效率的无线传感器网络分簇算法

提出了一种最大选票和负载平衡的分簇算法(VLCA)。该算法是完全分布式的,不依赖于网络大小和其拓扑结构。仿真结果显示:该分簇算法能够使簇的数量减少20%到50%,并且能有效延长传感器网络的生命周期。     

基于网络编码的无线传感器网络生存时间最大化

结合网络编码理论,研究了无线传感器网络生存时间的最大化问题。首先,基于物理层广播特性提出了一种新的超图模型,用以描述无线传感器网络中基于网络编码的信息传输;并在此模型基础上,提出了一种基于超弧的网络能耗线性测量模型,将无线传感器网络生存时间的最大化问题描述成为多约束条件下的网络流量优化分配问题。实验结果表明:本文提出的优化问题更符合无线传感器网络中信息传输的本质特征,能够为基于无线广播的网络编码实现合理的资源分配。此外,在无线传感器网络中应用网络编码确实可以提高整个网络的生存时间。     

基于最大生存周期的无线传感器网络数据融合

针对无线传感器网络节点能量有限并且在进行信息传输时存在数据冲突、传输延时等问题,提出并设计了基于最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法.该算法将均匀分布或非均匀的整个网络中的节点分成多个簇,并根据节点的位置、分布密度和剩余能量等信息选择传输数据的方式,从而形成传输数据的最短路径.根据集中式TDMA（时分多址）调度模型并运用基于微粒群的Pareto优化方法,使得网络在完成规定的信息传输时每个节点耗费的平均时隙和平均能耗最优.仿真结果表明,该算法不但可以最大化网络的生存时间,还可以有效地降低数据融合时间,减少网络延时.     

基于网络效用与寿命的无线传感器网络跨层优化

为有效提高无线传感器网络在节点能量、存储与计算能力资源受限条件下的网络能力,提出了一种基于网络效用与功耗的跨层资源优化算法。综合物理层功率控制、Mac层接入控制、传输层流量控制模型,以网络效用和寿命为优化目标,建立了以拥塞代价和能量代价为基础的网络协同优化机制,采用垂直分解理论实现优化目标的逐层分解,推导出基于节点的功耗、链路接入概率和速率的更新公式,实现了分布式的优化解决方案。     

一种分布式的无线传感器网络MAC层违规行为统计检测算法

文章针对MAC层违规行为,提出了一种适合无线传感器网络应用的分布式统计检测算法。该算法在累积偏差算法的基础上,根据节点信用记录、节点能量参数,构造出一种检测节点的竞争轮替机制,满足传感器网络能量有效的应用要求,排除了共谋节点对检测可能产生的干扰。仿真结果表明,与累计偏差算法相比,该算法在2种工作模式下都提高了检测成功率,并缩短了平均运行长度,提高了检测效率。     

采用免疫遗传的无线传感器网络波束成形机制

针对无线传感器网络中单个节点能量和通信距离有限的特点,提出了一种基于免疫遗传的波束成形机制.首先分析了存在相位差的情况下的节点发射系数和选取节点数对系统能耗的影响;然后根据节点的剩余能量和相位结合旋转因子来循环选择参与发射的节点,并引入免疫遗传算法对各节点的发射系数进行调整.理论分析和仿真结果表明,该机制有效均衡了节点间的能耗,延长了网络寿命.     

一种基于树的能量高效传感器网络调度算法

针对无线传感器网络中能量紧缺的情况提出一种基于树的能量高效调度(TREES)算法。该算法构造以sink为根的骨干树保证信息采集节点和sink的连通性。位于骨干树的节点处于通信模式,其它节点根据应用要求处于探测或休眠模式,按需激活通信模块。在NS-2平台上对TREES算法仿真,结果表明:TREES在保证信息采集的完整性和传输可靠性的基础上,能够降低能耗,有效延长网络寿命。     

多信道无线多跳网络的跨层优化

为提高多信道无线多跳网络的效用,提出了一种实际可行的跨层优化机制.  利用该机制,每个节点在传输层使用联合设计算法分布式地调整流速率,在链路层根据所提出的分布式调度算法进行速率分配;网关节点使用所提出的干扰代价最小的信道分配算法集中式地分配信道.  通过在层间和节点间传递信息来协调这些层的工作,比集中式算法降低了复杂度,减少了信令开销.  仿真结果表明,该机制具有快速收敛性,且能保证业务流间的公平性;随着可用射频和信道数目的增加,业务流的速率和网络效用增加.     

具有能量补给的无线传感器网络能量感知路由算法

为适应新能源条件下无线传感器网络的能量补给特点,根据节点自身能量起伏变化和能量补给的速率等特点,提出了一种考虑能量补给因素的无线传感器网络能量感知路由算法——PHEA.PHEA将传感器节点从周围环境中获取能量的因素考虑进路由算法中,并使用信息融合D-S证据理论算法选择下一跳节点,使得能量消耗能够平均分配到整个网络中.仿真结果表明,算法改善了能量补给因素条件下无线传感器网络中的能量消耗的均衡特性,延长了网络的生命周期,与经典能量感知路由算法EA相比,PHEA的性能高50%左右。     

密集传感器网络中节点随机调度算法研究

对于密集型传感器网络,节点交替工作能有效地延长网络的生命周期。该文基于Cover的随机节点调度算法进行深入分析,首先给出k-覆盖网络中覆盖强度的定义,并利用基本概率理论估计k-覆盖网络的覆盖强度;然后分析2-覆盖网络中节点密度、覆盖强度以及能量节省水平之间的关系(即部署节点个数n和2-覆盖网络的覆盖强度Cn2以及划分COVER个数c)。该文研究工作对部署容错性较高的能量有效性传感器网络具有一定的指导意义。     

一种无线传感器网络能量均衡路由算法

将无线传感器网络路由视作一种不完全信息的序列决策问题,针对传感器网络能耗不均的问题,提出了一种基于强化学习预测的能量均衡路由算法EBRRLP.该算法通过强化学习预测转发节点的行为,并利用ε贪婪策略选择预测值最优的节点发送数据,事后采取委托-代理激励制度抑制转发节点的自私性,维护节点的最大效用.仿真实验结果表明,EBRRLP算法具有较好的预测效果和较高的吞吐量,能有效降低能量损耗并均衡能量负载,其性能优于现有的其他算法.     

一种无线传感器网络路由协议LEACH的改进算法

针对低功耗自适应集簇分层型协议LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)的节点生命周期短和能量消耗不平衡的问题,提出了一种LEACH协议的改进算法.算法的主要思想是考虑了节点的当前位置以及当前能量,从而可以使簇头的分布更加均匀,延长节点的生命周期.对改进后的LEACH协议和原LEACH协议进行仿真,结果表明改进后的协议在生存时间上提高了40.7%,并增加了数据的发送量,减少了节点的能量消耗.     

无线传感器网络能量敏感路由算法的研究与实现

分析了典型无线传感器网络路由算法的基础上,提出了路由算法的目标,并设计了能量敏感的路由算法,以节省能量消耗达到延长整个网络生命周期的目的．该路由算法由4个模块组成：分簇模块、簇头选举模块、休眠状态模块和簇间路由模块组成．在实验室提供的实验床基础上。实现了路由算法的原型,并对算法进行了有效的验证．     

无线传感器网络的能量流控制系统

微处理器技术、传感器技术和无线通信技术的高速发展推动了无线传感器网络技术的广泛应用.但是,能量是制约传感器节点持续工作的重要因素.采集环境能量为传感器节点供电是一种较为理想的解决方案,其中太阳能是一种广泛使用的环境能量.该文通过能量管理和能量控制的方法,设计了一种基于太阳能的传感器节点原型系统,实现了传感器节点能量的可...     

无线传感器网络能量均衡路由算法

针对无线传感器网络中节点能量利用不均衡的特点,对其拓扑结构进行分析,建立了路由模型,结合普通遗传算法的基本原理,提出一种基于多目标遗传算法的无线传感器网络路由优化方法.在选择通信链路过程中,综合考虑传输路径的能耗和路径中节点的剩余能量等因素,采用多目标遗传算法求解一条能耗低且剩余能量较充足的路径作为数据传输路径,实现网络中节点能量的均衡化.仿真结果表明,该优化机制有效延长了网络的生命周期,改善了网络的性能.