低占空比WSN中一种节点休眠调度算法

低占空比无线传感器网络（low-duty-cycle wireless sensor networks,简称LDC-WSN）可以有效地延长网络生命周期.但是,现有的LDC-WSN中端到端的延迟非常大,并且现在很多关于LDC-WSN的算法没有充分考虑传输链路质量的问题.为了解决这两个问题,提出了一种基于链路质量和能量感知的节点休眠调度算法（link-quality and energy-aware based scheduling scheme,简称LES）.仿真实验结果表明,相比现在的典型算法,LES算法能够在满足同样延迟要求的情况下很明显地节省能量,从而延长网络的工作寿命.     

一种空间延迟容忍网络中的周期性链路数据转发算法

空间延迟容忍网络的链路具有间歇连通的特点,难以形成一条端到端的路径,使得基于TCP/IP的端端数据传输机制无法适应空间延迟容忍网络.空间延迟网络中存在着大量连通时间短暂、具有周期性连通规律的卫星节点,它们处于高速周期性运动中,在空对地、空空之间构建了空间网络的核心链路.针对空间延迟容忍网络中的周期性连通链路,通过对卫星运行规律的分析,计算单颗卫星对地周期性连通时间和星间链路的连通时间,定义空间链路的连通矢量,设计基于节点间连通矢量的数据转发算法,有效解决了空间网络周期性链路的数据有效转发问题,为空间网络面向延迟容忍的数据转发提供支持.仿真结果表明,该算法在周期性链路的情况下具有较好的传递成功率和传输延迟性能,更适合于具有周期性链路的空间延迟容忍网络环境.     

无线传感网络数据转发最佳权重选取算法仿真

为了有效提高无线传感网络数据转发的有效性和可靠性,针对传统的数据转发算法存在的数据转发率低、延时长等问题,提出一种基于蚁群优化的无线传感网络数据转发最佳权重选取算法。选择无线传感网络数据节点负载、剩余能量以及数据转发时延作为网络服务性能评价指标,利用熵权系数法自适应地确定评价指标的权重。引入数据转发链路容量和链路距离等因素建立数据转发时延最小的优化模型,利用蚁群算法的节点概率函数机制找出能同时满足时延带宽和数据转发链路容量要求的评价值最高的邻居节点,通过上述节点选取数据转发最优权重,完成数据转发。实验结果表明,所提算法在节点能量消耗、转发延迟、数据转发率等方面都优于现有无线传感网络数据转发算法。     

一种动态能量感知的节点休眠调度算法

为减小低占空比无线传感器网络（LDC-WSN）中端到端的休眠延迟和均衡能量负载,提出了一种动态能量感知的节点休眠调度算法（DESS）,该算法通过感知节点剩余能量的动态变化,自适应地增加苏醒时隙的次数,用以平衡网络中节点的能量消耗。仿真结果表明,与同类算法的LES和TOSS相比,DESS在休眠延迟以及能源消耗等方面带来明显的性能提升,有效地延长网络的生命周期。     

一种改进的无线传感器网络定向扩散协议

针对定向扩散协议发送探测数据分组阶段的能量消耗,对定向扩散协议进行了改进.该算法考虑了节点的剩余能量,在转发数据包之前,对转发该数据包所需的能量和邻居节点的剩余能量进行比较,选择剩余能量足够的邻居节点作为转发节点.仿真结果表明,该算法能有效地减少因节点能量不足而产生的丢包和重传,从而节省网络的总体能量消耗,延长了网络的寿命.     

基于Quorum的低占空比WSNs最优延迟可靠路由算法

在无线传感器网络中,异步低占空比技术可以极大地降低能耗,但是由于节点的低占空比唤醒会造成极大的端到端数据时延。针对这个问题提出一种基于Quorum的异步自适应低占空比路由算法ORDA(Optimal-Reliable delay routing algorithm for low duty cycle WSNs based on Quorum),将异步占空比网络和实际链路模型相结合,在异步占空比网络中节点在不同时刻的邻居发现延迟也在不断变化。首先为每个节点根据网络负载选择自身的Quorum类型,并利用Quorum特性来计算邻居节点的重叠时隙个数;然后根据链路质量进一步计算出这一跳范围内邻居节点间的成功转发预期值,并在即将唤醒的节点中选择更可靠的节点转发数据。仿真实验证明,该算法不仅能够降低端到端延迟,而且能获得很好的转发成功率。     

智能配电网WSNs可靠性保障机会路由算法研究

针对智能配电网无线通信链路质量较差?以致数据传输可靠性不高这一现状,为保障WSNs数据的可靠和实时传输、均衡节点能量消耗,以及延长网络生存周期,提出一种长跳步可靠性保障机会路由算法(Long -hop Reliability Guarantee Opportunity Routing Algorithms, LRGOR ),基于应用期望可靠性、源节点与汇聚节点间距离以及节点无线通信链路质量,优化候选转发节点集的数量,在满足期望可靠性的基础上,有效降低网络能量消耗和候选转发节点协调的复杂性,在候选转发节点集的选择和优先级设置上,综合考虑节点链路质量、节点相对剩余能量,以及节点与汇聚节点间距离,为避免不必要数据的重复传输,采用一种基于候选转发节点优先级顺序的时间ACK转发机制。仿真结果表明,在满足期望可靠性的基础上,本文所提LRGOR 算法有效降低能量消耗,进而延长了网络生存周期。     

无线传感网络中基于链路质量的地理路由

传统的贪婪地理路由算法通常选择离目的节点最近的邻居节点作为下一跳节点,这种单纯寻求最小跳数的路由算法可能会选择质量较差的链路传输数据,导致包的投递率较低,数据传输的可靠性变差。针对这一问题,在总结现有基于链路质量的地理路由度量方法的基础上,提出了一种基于EWMA链路质量评估算法的地理路由协议。协议中节点利用周期广播的探测包评估与邻居节点之间的链路质量,并交换地理位置信息。转发节点选择离目的节点更近且链路质量更好的邻居作为下一跳节点,从而有效地减少数据分组的丢失,提高网络数据传输的可靠性。     

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议*

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。     

无线传感器网络多路径聚集的改进

针对无线传感器网络数据聚集查询的需求,提出了一种针对无线传感器网络网内聚集的多路径路由算法EOD。EOD算法综合考虑了节点剩余能量、偏移角度、节点间距离三个因素对无线传感器网络数据传输过程的能耗、时延的影响,在多路径结构的基础上,对传感器节点的所有的邻居节点进行综合评估,选择转发成本最小的几个邻居节点作为转发节点,从而在确保可靠性和性能的前提下最小化WSN能量消耗。仿真实验表明,适当地调整各影响因素的权值,EOD算法可以有效地延长网络生存期,减少数据包在网络中的时延,使整个传感器网络的节点剩余能量趋于均衡。     

无线传感网络中基于自动学习机的数据传输策略

尽管多径路由能够提高数据包传输成功率,但是其增加参与数据传输的节点数,提升了网络能耗。为此,提出基于自动学习机的单径路由(Single Path-based Learning Automation Routing,SPLAR)。设计SPLAR路由的主旨在于以最少能耗实现数据包传递率的最大化和端到端传输时延的最小化。通过自动学习机构建每个节点的动作集,并依据环境学习更新每个动作的概率。再选择具有最高概率的动作传输数据。仿真结果表明,提出的SPLAR路由在数据包传递率和端到端传输时延具有较好的性能。     

能量捕获无线传感器网络中低时延的可靠数据传递

在能量捕获无线传感器网络(EH-WSN)中,采用网络编码(NC)技术可有效提高数据传递的可靠性。已有的研究成果大多采用固定的数据速率(DR)和固定的最大重传次数(MNR),传输时延较高。为了降低传输时延,结合EH-WSN中节点的能量捕获特性和相邻节点之间的无线链路质量,提出一种优化数据速率和最大重传次数的低时延数据传递方案。通过对节点的能量捕获过程和能量消耗进行建模,给出了节点的剩余能量公式;对相邻节点之间的无线链路质量进行建模,推导出节点发送数据包的成功收包率和每个数据包的期望传输次数,进而推导出传输路径上每一跳的传输时延公式;基于优化方程,在节点满足链路收包率条件和剩余能量条件的前提下,对其数据速率和最大重传次数进行优化配置,使得每一跳的传输时延最小。实验结果表明,与采用固定数据速率和固定最大重传次数的数据传递方案相比,所提出的方案具有最小的端到端传输时延。     

能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法

为了提高延迟容忍网络中数据投递过程节点能耗管理效率、改善数据在网络中的转发效率等,本文引入节点间能耗博弈模型,进而提出了一种基于能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法（Efficient Routing Mechanism for Delay Tolerant Network based on Energy Consumption Strategy）,根据泛洪路由策略设计数据投递机制,数据在网络中转发时,节点依据自身能量剩余状态制定相应的投递操作,对首先将数据投递至目的节点的中间节点予以一个单位的奖励,利用节点策略博弈模型选取合理的数据投递操作,以此改善节点转发数据能量消耗,从而提高数据投递能量管理效率,并提高数据转发效率.仿真验证表明：所提算法与对照算法相比在数据投递率、传输时延、网络开销等性能指标上表现出较好效果.     

基于zigbee技术在矿井下节点切换机制的研究

节点接入切换机制和路由技术是井下定位系统的关键技术。根据矿井环境的特点,改进移动节点入网接入方式,提出移动节点地址分配的新方案。该方案中移动节点的地址不由协调器分配,在入井前由程序直接设定,且不随位置的移动而改变。仿真结果表明,提高移动节点入网成功率,减少了端到端的延时和丢包率,提高了数据传输效率。     

移动场景下的节点高效寻路RPL路由算法优化

在低功耗有损网络(low power and lossy networks)中,现有的移动性支持路由算法存在控制消息冗余,应用场景不具有普适应,网络丢包率和移动节点能耗较高等问题.针对这些问题,提出一种移动场景下的节点高效寻路RPL路由算法(efficient pathfinding RPL routing algorithm for nodes in mobile scenarios,MSE-RPL).该算法提出的优化思路如下:首先,精简了移动节点的控制消息,并采用自适应黑名单机制建立备选父节点集,从而降低了移动节点的能耗;其次,基于移动节点的移动速度和方向,从备选父节点集中选择移出通信范围预估时间最短的节点作为最优父节点,不但适用于随机移动场景,还降低了平均端到端时延;最后,在链路中断前,利用DIS计时器及时通告DIS消息以快速重构拓扑,降低了丢包率.仿真结果表明,MSE-RPL算法在平均端到端时延、移动节点能耗、丢包率等性能指标方面均有明显改善.     

改进遗传算法的WSN节点最优路由选择策略

针对无线传感器节点数据传输过程中的能量消耗问题,为了提高节点数据传输实时性,提出一种改进遗传算法的无线传感器网络节点最优路由选择策略。根据无线传感器网络的拓扑结构将监测区域划分不同大小的簇,并根据节点剩余能量选择每一个簇的簇头节点,然后将簇头节点编码成遗传算法的个体,根据数据转发能量耗能和延迟时间构建个体的适应度函数,并通过模拟自然界生物进化过程中的选择、交叉、变异等操作,找到节点数据转发的最优路径,在Matlab 2012平台上对数据路由算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,相对其他路由选择策略,提出的路由选择策略不仅可以均衡各个传感器节点的剩余能量,而且大幅度减少了数据转发路由过程中的能量消耗和延迟时间。     

节能感知的无线传感网接入控制与路由优化策略

为降低能耗,延长输电线路监测网络传感器寿命,提出一种新的媒体接入控制与路由联合优化策略。构建无线传感网通信框架,并基于该框架给出一种自适应的簇内调度策略,旨在减少传感器节点的空闲监听,从而降低节点能耗。给出一种按需路由协议,在确保能量等级和信道质量的同时在簇间进行最佳路由选择,基于簇头剩余能量及其到基站的距离,利用非均匀簇技术平衡节点能量分布,延长网络寿命,并构建能耗和延迟模型进行性能评估。实验结果表明,该方案在节能的同时能够显著降低数据传输时延。     

无源感知网络中能耗和延迟平衡的机会路由协议

部署于野外的感知网络在应用时广泛存在节点能量不足的问题,而新型的使用能量收集技术的节点可以通过周期性地从环境中获取能量来延长网络的生存周期.因此,针对使用能量收集型节点的无源感知网络,能耗不再像有源节点网络那样成为制约网络性能最关键的因素.综合考虑能耗和延迟,可以在使节点获得较长生存周期的同时提高数据到达基站的速度.针对现有应用于无源感知网络的路由协议大多不能兼顾能耗和延迟性能的问题,提出了能耗和延迟平衡的机会路由协议（balance of energy and delay opportunistic routing protocol,简称EDOR）.该协议通过分析节点通信过程来估算节点的预期能耗值,使得节点选择令自己能耗较低的邻居节点作为转发候选.在最终确定转发节点时,该协议通过结合候选节点下一跳邻居节点的占空比信息来进行决策,使得发送节点选择能够更快将数据转发出去的候选节点来降低延迟,从而实现能耗和延迟性能的平衡.最后,该协议还通过设计退避策略来实现转发节点的单一性,减少机会路由过程中产生的不必要的数据包副本数量.     

基于神经二部分裂结构的多智能体WSNs聚合路由算法

为解决传统无线传感器网络中节点能量、带宽等资源限制,制约网络使用寿命的问题,提出一种神经二部分裂结构的多智能体WSN聚合路由算法。首先,根据神经结构的主干与枝干承载信息量不同的原理,选取主干、枝干通讯链路并赋予较大能量,并给出主、辅中心节点选取方法;其次,设计了基于LMS的自适应加权融合算法,分别针对节点层级、枝干中心层级和主干中心层级进行逐层处理,实现了对神经二部分裂结构的数据聚合;最后,通过与DEBR和WBTDA算法进行仿真对比,显示本文算法在Sink节点接收数据包,能耗等指标上均具有优势,验证了算法有效性。