A distributed routing algorithm for data aggregation in wireless sensor networks

Considering the impact of aggregation cost on the performance of aggregation routes in wireless sensor networks, an aggregation-decision-based distributed routing algorithm for data aggregation is proposed. When source nodes arrive or leave, the algorithm can calculate the aggregation benefit according to data correlation, aggregation cost and transmission cost. Then the algorithm will adaptively make aggregation and routing decisions based on aggregation benefit. Therefore, it can jointly optimize the aggregation and transmission costs and reduce the energy consumption for data gathering. This distributed algorithm makes all the decisions only relying on the local information. Hence, the routing maintenance cost is limited. Simulation results show that the energy consumption difference between this distributed online algorithm and the previous offline one is within 17% under any network conditions. __________ Translated from Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications, 2007, 30(1): 9–13 [译自: 北京邮电大学学报]     

一种快速可靠的无线传感器网络路由

针对无线传感器网络的特点,本文提出了一种快速可靠的无线传感器网络路由,采用建立网络树结构方式,使各节点拥有唯一的传输路径,降低网络延迟,减少能量消耗。该路由对硬件无特别要求,仅采用普通射频芯片即可以同时工作于任务查询方式及事件驱动方式,并具有较强的路径自我修复能力。算法通过软件仿真并与经典的路由协议Directed Diffusion做多方面比较,结果表明,该路由具有更好的性能,兼备低延迟,低功耗、鲁棒性强及易实现等特点。     

Energy-efficient routing for mobile agents in wireless sensor networks

In wireless sensor networks, data fusion (in-network processing) is a critical issue because sensor networks are energy-constrained and bandwidth-constrained. Recently, a new scheme based on mobile agent has been proposed to solve the problem. The order and number of nodes on the route traversed by a mobile agent determine the energy consumption, and hence, they have a significant impact on the overall performance of the whole system. Considering the limited transmission range of sensor nodes, we showed that this routing problem in a multi-hop cluster could be modeled as a node-weighted traveling tourist problem (TTP). We proved that the problem was nondeterministic polynomial time (NP)-complete. Then we presented a new approximation algorithm to solve the problem. Simulation experiments demonstrate that the proposed heuristic is more energy-efficient than the two earlier ones. Translated from Journal of Shanghai Jiaotong University, 2006, 40(3): 520–523 [译自: 上海交通大学学报]     

无线传感器低功耗路由算法

为了使无线传感网络维持在小的路由信息的同时进一步降低无线传感网络节点能耗,提出了一种改进的LEACH算法。该算法采用多跳路通信方式,对簇头与sink节点的通信过程中的节点能耗进行优化。为了避免能量过低的节点被作为簇首的情况,在每一轮的簇首选举过程中,节点剩余能量成为选举簇头节点的重要指标。然后用MATLAB进行仿真,实验证明,与经典LEACH算法相比,改进LEACH算法网络能量消耗更加均衡,使网络的生存时间有很大程度上的提高。     

面向用电信息采集的WSN非均匀分簇多跳路由算法

针对传统多跳路由协议的“热区”问题,提出一种面向用电信息采集的WSN非均匀分簇多跳路由算法。算法将网络分为虚拟块,并在簇头路由时考虑节点位置和剩余能量的影响,利用三角模融合算子对基于节点位置的隶属度函数和剩余能量隶属度函数进行融合判决,并根据最大隶属度原则选择父节点,优化路由选择。实验结果表明,改进后的算法显著延长了网络生存时间,同时具有更好的负载平衡程度。将该路由算法应用于用电信息采集系统中,能达到较好的性能。     

基于能量的非完全分簇路由算法

针对LEACH算法中节点能量消耗过快而容易死亡、簇头选举机制不合理及稳定周期短等问题,为提高网络稳定性,有效利用节点能量,提出了一种非完全分簇路由算法.该算法考虑节点剩余能量来选举簇头,利用基站能量充足的优势,建立非完全分簇,采用平面路由和分簇路由相结合的方式来实现数据传输,以均衡网络负载.仿真结果表明,该算法对比LE...     

面向应用的无线传感器网络路由算法

提出了一种新的面向应用的无线传感器网络路由算法以延长网络的生存期.Sink节点以泛洪方式周期性地广播任务,中间节点是面向应用的处于不同层次上的Sink节点.基于提出的节点数据结构模型,节点根据任务的语义信息及邻居节点网络状态信息参与任务、处理数据和选择路径.定性分析及仿真结果表明,面向应用路由协议的能量消耗及能量均衡性...     

无线传感器网络能量改进路由算法研究

基于能量多路径路由协议和LEACH路由协议的大多数成簇算法是概率选择,在一定程度上会加速局域内节点能量过早消耗完,影响网络的性能。结合能量感知多路径和LEACH路由算法,提出一种能量高效的改进路由算法,从节点能量消耗角度出发,根据节点与汇聚节点之间的距离、网络中所有存活的节点到汇聚节点的平均距离以及该节点当前剩余能量值来确定簇头选择的能量阈值,并依据该值进行路由选择。仿真实验结果表明,该算法能够提高网络整体性能,有效延长网络节点的生命周期。     

一种能量均衡的无线传感器网络分簇算法

本文基于优化理论求簇首优化解,使整个网络的能量按照分簇达到均衡,极大地提高了节点的能量利用率和网络寿命.仿真结果显示,该算法使网络的寿命提高了10%～25%.     

Location-based reliability differentiated service for wireless sensor networks

Designing reliability differentiated services for missions with different reliability requirements has become a hot topic in wireless sensor networks. Combined with a location-based routing mechanism, a quantified model without full network topology is proposed to evaluate reliability. By introducing a virtual reference point, the data transfer is limited in a specified area. The reliability function of the area is given. A detailed analysis shows that the function increases quadratically with the distance between the source node and the reference node. A reliability differentiated service mechanism is then proposed. The simulation results show the efficiency of the proposed mechanism. Translated and revised from Journal on Communications, 2008, 29(2): 71–78 [译自: 通信学报]     

无线传感器网络组播路由分类研究

目前无线传感器网络作为国内外一个全新的研究领域,吸引了许多研究者的关注.但由于无线传感器网络工作环境的恶劣和节点资源受限(能量、内存和处理能力)等因素,使得延长网络的生命周期极为困难.组播技术能够比较好地满足网络对资源的要求.在综合大量组播路由协议的基础上,本文总结了目前已有的无线传感器网络组播相关研究,将主要的组播路由协议进行初步分类,分析比较和研究了其中具有代表性的路由协议,最后分别指出各自的特点.     

无线传感器网络中节点的自身定位算法分析

无线传感器网络中节点的自身定位是其大多数应用的基础,文章利用网络中存在的冗余信息,针对客观存在的不良节点,对现有分布式无需测距技术的Amorphous定位算法进行改进,以提高整个网络的平均定位精度。仿真结果表明,改进后的算法有效地降低了节点位置的平均估计误差。该算法无需任何附加的硬件支持和良好的拓展性,对实际的应用具有积极的意义。     

应急情况下最少转发节点的传感器网络组播路由树算法

在抢险救灾等应急情况下,传感器网络的节点能量更为有限。为减少无用转发的能量消耗,利用无线信道的广播特性,根据广播子树删除思想,提出一种基于最短路由树、具有最少转发节点的组播路由树生成算法。对该算法进了证明和详细分析,并针对实际需要,给出使用范围更广泛的分布式实现方法。仿真分析说明,算法的分布式实现方法可减少ODMRP的转发节点数,大大降低数据发送次数,接收成员节点较多时尤为明显。最少转发节点的组播路由树的网络总开销最小,是延长网络生存时间的有效方法。     

基于802.11s的多媒体传感器网络系统设计

提出了一种基于IEEE 802.11s D5.0草案的多媒体传感器网络系统设计方案.该系统基于现有的Wi-Fi技术,采用网状网与星形网相结合的体系结构,实现了基于MAC地址的路径选择功能和视频流多跳实时传输功能.在简要介绍硬件平台设计方案的基础上,着重介绍无线Mesh协议栈的整体设计和二层混合路由协议的详细设计与实现....     

高效节能的无线传感器网络数据收集协议

无线传感器网络中的节点具有有限的能量,为了延长网络寿命,提出了一种分布式的高效节能的无线传感器网络数据收集协议DEEC-MR.协议中节点根据自身剩余能量竞争簇头,每个簇头节点根据相邻簇头节点与基站的距离、剩余能量等信息寻找父簇头节点,构造一颗以基站为根的近优最小汇集树.簇头将采集到的数据聚合后沿汇集树以多跳的方式传输至基站.仿真实验证明该协议能有效降低网络能耗,与其他两种数据收集协议(LEACH,PEGASIS)相比,DEEC-MR将网络寿命分别提高1600％和200％,同时使能耗均匀分布在每个节点上,避免部分节点过早死亡,具备很高的可靠性.     

传感器网络中一种能量有效的自适应成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.本文在LEACH的基础上,提出了一种适合无线传感器网络的能量有效的成簇算法DEEAC.在DEEAC中,每一个节点均基于最优簇首概率popt自主地确定自己是否为临时簇首.该临时簇首通过收集到的簇内信息,根据簇内通信总能耗最小化原则,选择一个使得簇内通信代价尽可能小且在最近(r mod (1/popt))轮中没有成为簇首的簇内节点作为该轮的最终簇首.模拟实验表明,DEEAC与LEACH相比具有更好的性能,优化后的簇首选择策略可以在不同场景下有效延长网络的生存时间.     

无线传感器网络定位技术综述

首先介绍无线传感器网络定位技术的相关术语、评价标准等基本概念及定位算法的分类方法;重点从基于测距和非测距两个方面介绍无线传感器网络的主要定位方法,并研究和分析若干新型无线传感器网络定位方法,主要包括基于移动锚节点的定位算法、三维定位算法和智能定位算法。从实用性、应用环境、硬件条件、供能及安全隐私等方面出发总结当前无线传感器网络定位技术存在问题并给出可行的解决方案后,展望未来的研究前景与应用发展趋势。     

无线传感器网络GPSR路由协议研究

随着定位技术的发展,基于地理位置的路由协议受到广泛的关注与研究。分析了无线传感器网络中地理位置路由协议GPSR的特性,详细阐述了GPSR协议中的贪婪转发及信标发送机制,遇到路由空洞时的局部优化问题,边界转发中所使用的右手法则和平面拓扑图的构造以及边界转发的实现等问题。     

无线传感器网络抗Sybil攻击的MPRR-RSSI定位算法

无线传感器网络技术近年来发展非常迅猛,然而实际通信环境非常复杂,而且充满攻击和对抗,网络节点的正确位置信息是构建系统、维护网络、目标跟踪和事件定位等关键技术实现的基础,定位的安全性至关重要。着重研究了基于接收信号强度指示(RSSI)原理抗女巫攻击的无线传感网络安全定位系统的编码技术和定位方法,并对相关算法进行了仿真分析。通过结果可知,改进后的编码和定位算法结构相对简单,对系统的硬件依赖小,抗攻击能力提高。     

Topology control based on quantum genetic algorithm in sensor networks

Nowadays, two trends appear in the application of sensor networks in which both multi-service and quality of service (QoS) are supported. In terms of the goal of low energy consumption and high connectivity, the control on topology is crucial. The algorithm of topology control based on quantum genetic algorithm in sensor networks is proposed. An advantage of the quantum genetic algorithm over the conventional genetic algorithm is demonstrated in simulation experiments. The goals of high connectivity and low consumption of energy are reached. Translated from Journal on Communications, 2006, 27(12): 1–5 [译自: 通信学报]