无线传感器网络中一种基于分簇的能量高效虚拟MIMO传输策略

协作式MIMO技术被认为是传感器网络中有效的节能解决方案之一.针对中小规模传感器网络设计了一种基于分簇的能量高效的协作式虚拟MIMO传输策略(ECCM).在考虑了分布式STBC编码信道训练开销的情况下,分析了该传输策略的系统总体能耗.基于该能耗模型,建立了一种基于端到端的全网能耗最优化模型,并用该模型来求解最优的虚拟MIMO域(分簇)个数、协作节点(虚拟天线)个数以及传输速率等网络通信参数.仿真结果表明,通过选取最优协议参数,即使考虑到电路能耗和信道训练开销,ECCM策略也能显著降低节点传输能耗,延长网络寿命.     

无线传感器网络中基于链的虚拟MIMO策略

无线传感器网络能量受限,策略应尽可能地减少能量消耗,以延长网络寿命。提出一种基于链的能量高效的虚拟MIMO传输策略,对该传输策略进行能耗和时延建模,确定最优的虚拟MIMO链的个数、协作节点个数以及传输速率等网络通信参数。仿真结果表明,即使考虑到电路能耗和信道训练开销,该传输策略也能有效节省能量,提高网络生命期,同时降低时延。     

一种协作和中继混合的传感网寿命最大化路由算法

周期性监控、多对一数据传输是无线传感网的典型场景之一.其中存在固有的能耗不均问题,即与sink 节点距离不同的节点能耗差异大,严重缩短了网络寿命.提出了一种基于协作和中继混合传输模式的路由方法,利用协作和中继在远、近距离传输时能耗的互补性,通过调整节点采用中继模式传输的负载比例(称为中继率),均衡节点间的能耗,延长网络寿命.定量地描述了节点能耗和中继率的关系,将网络寿命最大化建模为关于中继率矢量的高阶非线性优化问题.为了求解该问题,深入分析了寿命最大化时节点间能耗的关系,得到的结论是：若以中继模式传输单比特的能耗小于sink 一跳邻节点的协作模式能耗,则寿命最大化时所有节点能耗相等;否则,寿命最大化时节点中仅满足协作模式能耗大于中继模式的部分节点能耗相等.由此将多元非线性的网络寿命最大化问题转化为关于单变量的优化问题,求得了最优中继率.利用理论分析结果设计了分布式路由算法DORRCR.仿真结果表明,该算法能够有效延长网络寿命,显著提高全网的能耗均衡性.     

无线传感器网络中一种基于虚拟MIMO多播的多跳传输策略

虚拟MIMO技术能够有效减少信道衰落对无线链路的影响,节省无线传输时的能耗.结合MIMO多播和LEACH协议,提出新的虚拟MIMO多跳传输策略(VMMM),由于该策略避免了多跳数据转发时的簇内广播过程,从而提高整个网络的能量有效性.为优化该传输策略的性能,本文对VMMM策略的能耗进行建模分析,并在此基础上通过联合优化以确定满足最小能耗时的网络参数.仿真结果表明,与已有的虚拟MIMO多跳传输策略—vMISO协议相比,VMMM策略能够显著提高网络的能量有效性,有效延长网络生存时间达50%以上.     

一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议

针对无线传感器网络最小跳数路由协议数据包多路径冗余传输,能量消耗不均衡等问题,提出了一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议。该协议通过引入侦听机制在网络中建立传输路径,同时采用一种新的能量均衡策略解决关键节点能耗过快的问题,以有效延长网络寿命。通过自主研发的无线传感器网络仿真平台进行仿真,比较最小跳数路由协议和改进协议的性能。实验结果表明:改进协议能够很好的均衡网络能量消耗,提高网络能量有效性,延长了网络寿命。     

基于贪婪-改进果蝇算法的无线传感器网络路由协议

针对无线传感器网络(WSNs)中簇首选择和传输问题,基于贪婪和改进果蝇算法提出一种新型网络路由协议CRP-FOAGA.该协议结合节点位置和剩余能量建立适值函数,通过改进果蝇算法实现适值函数的最优求解,利用贪婪算法实现簇头节点的多跳传输.仿真结果表明:该算法合理规划了簇头节点分布,降低了网络能耗,提升了网络的寿命,具有更好的性能.     

WSN中能耗均衡的自组织多跳聚类协议研究

针对LEACH协议能耗不均和节点过早死亡的缺陷,提出了能耗均衡的自组织多跳聚类协议。该协议通过在竞争簇首过程中加入能量参量来均衡节点能耗,并完全采用节点自组织的方式构建簇首间的多跳网络,减小了协议开销、避免了外围节点的早死,比传统聚类协议更能适应大规模的传感器网络。仿真实验证明,与已有聚类协议相比,自组织多跳聚类协议能够均衡网络负载,延长网络寿命。     

基于重传的协作多跳水声网络能耗优化研究

针对水声网络的低能耗远距离传输问题,建立了具有反馈重传机制的协作多跳网络能耗模型,基于水声传播衰减和噪声特性通过曲线拟合的方式获得了最优衰减噪声因子的近似函数关系式,以简化能耗模型。仿真分析给出端到端总误包率要求下协作多跳水声网络每比特传输能耗与协作节点数、跳距、最大传输次数之间的关系。结果表明,多跳可以节省大量能耗。允许一次重传就足以对网络全局最小能耗带来较大节能增益,并有效减少最优协作节点数及提高最优跳距,从而能降低网络能耗对网络节点密度的要求,特别适合水声传感器网络应用。     

无线传感器网络中的协作节点个数优化

为了提高无线传感器网络的能量效率,传感器节点采用空时编码协作和收端分集协作来传输信息.通过分析传感器节点的电路能耗和传输能耗,分别给出了两种协作方式下的网络总能耗.研究表明,对于每种协作方式,传输距离一定时,通过优化接收端协作节点的个数,可以使总能耗降低,传输距离不同时.最优的协作节点个数也不同.仿真结果显示,优化的收端分集协作总比传统的无协作方式能耗低,而当传输距离大于一个门限值时,优化后的空时编码协作优于收端分集协作.     

基于阿基米德螺线的双汇聚节点重定位策略

在无线传感器网络中,传感器节点间不平衡的能耗会产生能量空洞问题,而汇聚节点的重定位可以有效地平衡能耗,提高网络寿命.与单汇聚节点相比多汇聚节点具有减小多跳传输能耗,提高数据传输效率等优势,因此本论文提出了一种基于阿基米德螺线的多汇聚节点重定位(ATSR)策略,该策略利用阿基米德螺线具有恒定的线速度和角速度,使多汇聚节点同时沿着对称的两条阿基米德螺线运动的方式来提升网络生存周期,并针对该策略因数据收集间隔导致的额外能耗问题,提出了性能更好的策略(IATSR).实验结果表明,与其他汇聚节点重定位算法相比,本策略具有更好的性能.