基于马尔可夫链策略的传感器网络节点密度控制算法

如何保证多跳自组织网络的连通性是无线传感器网络研究的核心问题.在正态遮蔽衰退模型的基础上,借助状态转移概率矩阵提出一种基于马尔可夫链策略的节点密度控制算法.该算法利用一步转移概率矩阵求出信号在任意节点对之间互达的迟早概率,并通过令节点间信号互达的迟早概率趋近于1来逼近网络全连通时的最小节点密度.实验结果表明,与R.HEKMAT算法相比,所提出的算法能有效降低数值误差,从而提高算法结果与实验数据的吻合度.     

基于马尔可夫链的无线传感器网络安全性分析

本文采用马尔可夫预测法来预测节点在下一轮的行为策略,把采取恶意策略概率最大的节点隔离出网络,其他节点留在网络中继续提供服务.文章首先对无线传感器节点的能量进行假设并对使用情况进行统计,接着根据马尔可夫转移矩阵预测法来计算节点在下一时刻采取某行为策略的概率,根据概率决定是否要将此节点隔离出网络.这样既保证了无线传感器网络的安全性也能大大延长网络的寿命.     

基于马尔可夫链的无线传感器网络分布式调度方法

能量效率是无线传感器网络(Wireless sensor network, WSN)研究中的核心问题之一. 当节点采用电池供电时, 有限的能量限制了网络的生存周期, 从而对无线传感器网络的大规模应用提出了挑战. 本文基于马尔可夫链, 提出了一种实用的、协作分布式的调度方法, 并从理论上证明了该方法的收敛性. 该方法不仅可对节点的休眠/唤醒进行调度, 还可以对节点数据发送进行调度以减少数据冲突的发生. 仿真实验结果表明, 该方法能够有效地减少节点能量的消耗, 且对其他网络性能的影响较小.     

水声传感器网络节点自适应加权定位算法

对水声传感器网络节点定位进行研究,针对水声传感器网络节点间测距精度不高的问题,提出一种水声传感器网络节点自适应加权定位算法。考虑到水声传感器网络节点间的测距误差随着节点间距离的增大而增大,算法改进了锚节点选择机制,并且对不同锚节点在定位测度中的权重进行加权,改进定位测度,提高了测距信息的利用效率。仿真实验表明该算法提高了节点定位精度。     

基于贪婪算法无线传感器网络中继节点布局的研究

为实现远距离的无线通信, 在网络中添加中继节点, 采用多跳路由传输数据。对于中继节点的布局问题, 依据线性结构使网络整体能量消耗最小的特征, 提出一种中继节点贪婪布局算法。该算法通过最近贪婪策略、中继节点通信容量、传感器节点数据转发跳数等约束方法限制中继节点的布局位置。理论分析和实验验证了该算法能够有效减少能量消耗, 延长网络寿命。     

无线传感器网络中继节点的最小功耗布置算法

在无线传感器网络中,如何布置给定数量的中继节点以最小化传输数据的整体功耗是个值得关注的问题.对中继节点的最小功耗布置问题进行了形式化描述,提出一种时间复杂度为O(n2)的近似算法,其中n为传感器节点数目.该算法先构造一棵中继节点数目不受限制时的最优生成树,然后每次从生成树中删除一个使得整体功耗增加最少的中继节点,直至生成树中的中继节点数目满足要求.实验结果表明该算法的执行时间较短,在传输数据的整体功耗方面要优于现有算法.     

水声传感器网络中的节能路由协议改进算法

在大规模三维水声传感器网络中,针对节点能耗和网络传输效率的问题,本文基于节点定位和LEACH算法,提出了一种适用于水声通信传感器网络路由算法,该算法采用定位、聚类、唤醒和排列的思想,首先通过定位,确定节点的位置信息,再通过聚类方法,使水下的节点分成不同的簇,形成节点休眠及唤醒的单元.在数据通信过程中,通过及时唤醒簇单元,使需要利用的簇节点及时被唤醒,处于活跃状态,而暂时不被需要的节点进行休眠,从而达到节能的效果.而在簇内传输时,考虑了节点的剩余能量信息,选择最优节点进行信息传输.仿真实验表明,该算法能够提高网络的整体寿命时间.     

面向海洋监测的水声传感器网络节点定位算法

为解决面向海洋监测应用的大规模水声传感器网络的节点定位问题,首先,采用整数线性规划理论,提出了多目标约束的水面网关优化部署策略;其次,针对水声传感器网络不同节点的特点,设计不同的定位方案,提出了有预测性的水声传感器网络节点部署算法。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性,结果表明,该算法能明显提升节点的定位范围,降低通信能耗,减小定位误差,为水声传感器网络的海洋大规模部署提供相应技术指导。     

蜂窝中继网络中协作切换策略研究

传统蜂窝网络架构存在着不少缺陷,小区边缘用户的服务质量远差于靠近基站中心的用户。通过部署中继,并完善其切换算法,提出了在该蜂窝中继网络中基于中继协作的切换策略,且对小区内及小区间切换策略进行细化,这样可以更精确的选择接入站点。比较了传统切换与协作切换中的切换阻塞率以及切换次数,通过仿真证明基于中继协作的协作切换的切换阻塞率小于传统切换,且基站间切换次数也得到降低,减轻了基站的负担,使系统性能得到提升。     

水声传感器网络分簇路由协议研究

通过分析LEACH协议的优缺点,提出了一种改进的基于位置的水声传感器网络分簇路由协议——PBCP。该协议对LEACH的簇首选择机制进行了改进,同时基于位置信息将簇首与Sink节点之间的通信由单跳改为多跳。仿真结果表明,与LEACH协议相比,PBCP协议能够有效节约节点能量,平衡网络负载,延长网络生存时间。     

水下声无线传感器网络通信性能研究

在基于水下网络节点均匀分布的前提下,通过结合传输衰减和射线模型仿真水下通信信道,推导得出水下传感器网络路由中端到端平均误码率（BER)和网络节点分布密度之间的关系式。并且通过Monte Carlo仿真方法,单跳链路之间采用MFSK通信方式,仿真了网络通信性能与节点分布密度的关系。通过仿真结果,可以预测水下网络在特定网络拓扑结构中网络整体的通信能力;而且能够在预先给定要达到的网络通信能力的约束下,得到最优的网络分布密度;这将为水下网络节点布放的同时衡量网络通信性能提供很好的参考价值。     

基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议

近年来,水下物联网和海洋物联网已经成为一个热门的研究方向,水声传感器网络路由协议作为海洋物联网的重要组成部分也得到研究人员的广泛重视。因此在HH-VBF协议的基础上,提出一种基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议——ES-HH-VBF协议。ES-HH-VBF协议在保留了将下一跳节点的位置信息作为计算节点转发因子的参考值的基础上,引入了节点剩余能量改进节点转发因子的计算方式,以此来均衡网络中的能量消耗;并且还将预设的距离阈值由HH-VBF协议中的固定值改为根据节点剩余能量变化的动态值,从而可以动态地控制数据冗余。为了验证ES-HH-VBF协议的性能,在水下传感器网络仿真器Aqua-Sim上对HH-VBF协议和ES-HH-VBF协议的性能进行了对比分析。仿真结果表明,随着节点发包间隔的增加,ES-HH-VBF协议的包传递率比HH-VBF协议的包传递率高4.2%左右,网络平均时延比HH-VBF协议低11.3%左右,网络平均能耗比HH-VBF协议低8.2%左右。通过对ES-HH-VBF 协议和HH-VBF协议的仿真实验分析可知,ES-HH-VBF协议在提高数据包传递率、降低平均能耗和降低平均延时方面具有较大优势。     

水声传感器网络中成簇时间同步协议研究

针对水声通信传播延迟长和节点移动性强的问题, 提出一种水声传感器网络中成簇时间同步协议。该协议将时间同步分为簇间同步和簇内同步两个过程, 并且通过簇间同步和簇内同步的局部并发执行减少同步过程中产生的报文数量。此外, 该协议在计算时钟频偏和相偏的过程中通过区分因为节点移动性造成的下游链路和上游链路传输延迟的不同来提高同步精度。仿真结果表明, 与其他同步协议相比, 成簇时间同步协议可以在降低同步误差的同时, 有效减少网络中同步报文的数量, 从而达到降低能量消耗的目的。     

基于Aqua-Sim的水声传感器网络MAC层协议分析

分析了水声传感器网络中MAC层协议的特点和分类.利用基于NS2的Aqua-Sim水声网络仿真模拟软件仿真了Broadcast MAC协议和R-MAC协议在五个节点的集中式拓扑结构的水声传感器网络中的传输过程,分析比较了两种协议在平均数据包延时、平均能量消耗以及平均吞吐量上的异同.得出在集中式拓扑结构的水声传感器子网中,Broadcast MAC协议更适合于要求较高吞吐量的应用环境,而R-MAC协议更适合于在能量消耗方面有严格要求的应用环境.     

AUV辅助的水下传感器网络时钟同步算法

针对当前水下传感器网络中的时钟同步难题,设计了一种三元阵被动定位自主水下航行器（ AUV）模型,并基于此模型提出了AUV辅助的时钟同步（ AUV-Sync）算法。该算法通过AUV与节点之间相对运动过程中进行的信息交换来对节点相对距离进行估计,进而基于相对距离计算单向传播时延来降低由于节点移动性所导致的误差。最后,通过两轮加权最小二乘法进行线性回归来估计时钟同步的参数。仿真结果表明：在存在节点漂移的动态水下传感器网络环境中,该算法较其他相关算法有更高的精度。     

基于进化博弈论的水声传感器网络介质访问控制协议

为降低水声传感器网络低带宽、高延迟的特性对介质访问控制(MAC)层性能的影响,提出一种基于进化博弈论的MAC协议。该协议中,每个传感器节点可以采用空间复用和时间复用两种策略,并利用复制动力学方程得到进化稳定策略,达到进化稳定均衡,提高信道利用率和数据传输效率,进而实现MAC协议的性能优化。仿真实验结果表明,与传统的水声传感器网络MAC协议相比,基于进化博弈论的MAC协议可以提高网络吞吐量以及数据包发送成功率。     

一种基于功率控制的水声传感器网络路由机制

水声传感器网络的物理特性使其路由协议必须以节省能量为重要目标。在地理能量感知路由（GEAR）机制的基础上,提出了一种基于功率控制的地理能量感知路由（PC-GEAR）机制。该机制通过调整节点发送功率来达到提高能量效率的目的。仿真结果表明：PC-GEAR机制的效果是明显的。     

面向非完全序列的水下三维传感网定位算法

针对三维空间节点定位精度低以及算法复杂度高的问题,提出一种面向非完全序列的水下三维传感网定位（NFSL）算法。该算法区别于传统基于序列定位算法,考虑更切实际的信标节点通信范围非全网覆盖的情况。首先,利用3D Voronoi图对三维定位空间进行区域划分,并确定虚拟信标节点以及其阶次序列;然后,根据由接收的信号强度指示（RSSI）所得的未知节点序列与信标节点序列的阶次相关系数得到最邻近信标节点并构建最邻近序列表;其次,设计针对非等长序列相似度的算法并利用该算法得到未知节点的非完全序列与最邻近序列表中各序列的阶次相关系数;最后,将该阶次相关系数作为权重实现对未知节点位置的加权估计。仿真实验以信标节点比例、通信半径、节点总数以及网络规模作为变量对NFSL与DV-Hop和质心算法的定位精度进行比较,仿真结果证明了该算法的有效性,且其定位精度随信标节点数的增加而大幅提高,与传统定位算法相比该算法定位精度最大可提高约23%。