低占空比WSN中能量感知的动态路由算法

低占空比无线传感器网络（low-duty-cycle wireless sensor network,简称LDC-WSN）可部署在人类难以进入的恶劣环境中执行长期的监测和目标跟踪等任务,具有广泛的应用前景.与传统WSN相比,LDC-WSN减少了空闲侦听带来的能量消耗,但端到端的延迟却很大.目前,已有的LDC-WSN路由协议主要关注如何减少端到端延迟,没有充分考虑均衡节点的能量消耗,容易导致数据传输过程中某些节点能量消耗过快而过早死亡.为了解决这个问题,提出了一种基于链路质量和能量感知的路由（energy-aware dynamic routing,简称EADR）算法.每个节点维护一个转发集,转发集中的节点均是链路质量较高的邻居.在进行数据传输时,节点将数据发送给转发集中决策因子高的邻居,而决策因子由转发集中节点的工作/睡眠调度和能量水平来动态决定.仿真实验结果表明,EADR算法能够降低端到端的延迟,提高数据成功发送率,提高网络生命周期.     

基于路由生命期的动态源路由协议

无线Ad hoc网络拓扑结构的频繁变化以及无线信道的不稳定,使得如何提高路由可靠性成为无线Ad hoc网络路由协议研究的主要目标之一.在动态源路由协议(Dynamic Source Routing,以下简称DSR)基础上提出一个新的基于路由生命期估计的Ad hoc网络路由协议,REBDSR(Route-lifetime Estimation Based Dynamic Source Routing).该协议通过对链路状态预测估计路由生命期;路由发现算法同时使用路由生命期、路由跳数作为路径选择参数;当路由上的链路进入危险期后,启动主动式路由维护机制,发送路由失效警告以保证快速路由切换.REBDSR还以路由生命期为超时值进行路由缓存管理,解决了DSR路由缓存中存在较多过时路由的问题.大量仿真实验表明:在网络中载和重载情况下,REBDSR协议的整体性能要优于DSR协议,特别是在节点运动频繁的网络中,REBDSR协议的性能优势更为明显.     

基于可靠链路层模型的节能路由协议

针对不可靠的Ad Hoc网络,提出一种基于可靠链路层的节能路由协议。该路由协议在寻路过程中,综合考虑了最大化网络生命期和最小化每个包的能量花费。而且,该协议考虑了链路的可靠性,采用了功率控制技术,能够恰当处理包丢失问题。通过大量仿真试验,并与已有的路由协议进行对比,表明该协议在保证网络性能的前提下能有效节省能量,、延长网络生命期。     

基于IPv6的WSN最佳转发路由协议

基于IPv6的无线传感器网络引入TCP/IP架构,网络层遵循IPv6相关标准.现有的无线传感器网络路由协议不能直接应用,因此有必要为基于IPv6的无线传感器网路(如6LoWPAN网络)设计新的路由协议.针对基于IPv6的WSN其CPU、存储、通信及能量资源高度受约束的特性,提出了一种最佳转发路由协议.该协议获取邻居节点的链路估算、成本估计和RSSI值,然后基于这些参数计算各邻居节点的最佳转发值,选择拥有相对最佳转发值的节点作为数据包转发的下一跳.试验测试结果表明,相比RIP和贪婪转发路由协议,该协议提供了更好的吞吐量性能,吞吐量分别高出11％和43％.     

一个能量收集无线传感器网络路由协议

针对周期性数据收集无线传感器网络应用,提出一个能量收集无线传感网络路由协议EHRP,以高效的能量估计和链路评估为基础,通过基于收集能量优先的选路实现多跳报文转发,构建起能量均衡消耗的多跳传感器网络.仿真结果表明在具有能量收集能力的传感器网络中,EHRP能够充分利用节点的能量收集能力,实现网络能量均衡,延长网络的生命周期,同时提高了数据传输的可靠性.     

WSN中基于代价函数的机会路由协议

在无线传感器网络中,因为节点自身的能量十分有限,容易出现能量过早耗尽,导致节点过早死亡的问题。针对该问题,文中提出了一种基于代价函数的机会路由协议。该协议采用代价函数作为优先级指标,在综合考虑剩余能量、节点间距离和链路质量的情况下,选择转发成本较低的邻居节点作为候选节点,并选择一条最优的路径进行传输,以缓解关键节点的能量消耗,解决网络负载不均匀问题,提高数据传输成功率。仿真结果表明,相比传统的机会路由协议ExOR,基于代价函数的机会路由协议提高了数据的吞吐量,从而延长了网络的生存周期。     

能量高效的无线传感器网络路由协议

针对目前无线传感器网络分簇路由协议存在的节点能耗不均衡的问题,提出一种基于分簇思想的能量高效的多跳路由协议(EEMR)。该协议首先基于节点临近度将网络划分成簇,采用簇首自适应轮转模式优化簇内节点通信的能量消耗,以高剩余能量短路径向心角的适应度路由算法均衡簇间通信负载和能量消耗,有效避免多跳路由中出现的能量消耗不均衡问题。仿真结果表明,EEMR协议能有效均衡网络内节点的能量消耗,显著延长无线传感器网络的生命期并提高网络能量利用率。     

基于能量收集和链路感知的无线体域网路由协议研究

为了提高无线体域网的能效和数据传输可靠性,提出一种基于能量收集和链路感知的无线体域网路由协议(EHLA)。针对传感器能量匮乏且电池不易更换等问题,引入能量收集技术为传感器补充能量。通过分析网络的能耗和信道特性,建立由剩余能量、链路质量和节点间距离所组成的多目标成本优化模型。最终根据EHLA路由协议得到最佳的下一跳转发节点和到Sink节点的最优路径。仿真分析表明,与现有EVEN和ELR-W协议相比,该协议有效地增加了网络寿命和数据传输可靠性。     

面向特定区域的WSN组播路由协议

针对无线传感器网络(WSN)中节点分布不均和能量消耗较大的问题,提出一种面向特定区域的WSN组播路由协议.采用组头轮换机制,使能量储备较多和位置最优的节点担任组播节点承担转发任务,能量储备较少的节点负责数据采集任务.利用多转发组的模式建立稳定路由,提高网络健壮性,降低数据延迟.仿真结果表明,该协议可使整个区域内节点能量...     

一种无线传感器网络能量感知路由协议

为延长无线传感器网络生命周期,将节点能量补充与节能路由相结合,在分簇网络的基础上提出一种能量感知路由协议MAPA-MIPC。利用太阳能作为能量补充方式,根据链路上每个节点的能量剩余、消耗以及预测的下一时刻太阳能的收集情况,计算出该节点数据的最佳上传路径。同时在簇首和中转节点选举时检查能量阈值,对于未达到阈值的节点不能成为簇首或转发节点,以确保簇首和能量低的节点具有更长的生命周期。仿真结果表明,与MRRCE和EHA-LEACH协议相比,MAPA-MIPC能够更好地延长网络生命周期。     

Openstack虚拟化流量平台监控系统

云平台监控系统是有效保障云服务质量的重要环节,本文在Openstack云平台上进行相应的虚拟服务器监控系统设计. 系统结合Openstack的开源性和强大的可扩展性的特点,以Openstack中的网络组件Neutron面对庞大虚拟服务器流量转发时所出现的瓶颈问题为出发点,结合SDN软件定义网络技术及其重要的南向接口协议OpenFlow解决流量瓶颈问题,设计基于Libvirt和sFlow协议的监控系统,负责获取虚拟机群数据流量信息,并且向上层控制模块以及用户反馈最新的平台负载情况,使用控制模块和流表控制流量转发,最终使整个系统平台达到负载均衡.     

采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议

为避免无线传感器网络中因节点能耗不均衡而产生的能量空洞现象,延长网络生命周期,提出采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议。首先在网络监测区域分层的基础上,计算各层感知数据转发能耗,根据各层网络能耗比例和监测区域覆盖要求,设计了密度递减的节点部署模型;然后基于两跳通信的贪心范围,提出两跳能耗代价估计函数,改进半贪心算法;在簇间多跳通信阶段,利用优化的半贪心算法求解簇头到基站的最优转发路径。仿真实验表明,与现有的几种路由协议相比,新协议能够均衡各层网络节点能耗,延长网络生命周期,有效避免能量空洞现象。     

权衡能耗与延迟的数据融合算法研究

在无线传感器网络的路由协议中考虑数据融合能极大地提高网络生存期性能,但随之会带来网络可靠性下降、数据传输延迟增加等问题。设计一种新的可权衡能耗与延迟的数据融合算法ECLT,通过二级模糊综合评判的方式来调整原有的路由信息,增加数据传输路径间的交叠,以提高数据融合度、延长网络生存期;同时,传感节点在转发数据的过程中还可根据本身状态来动态调整进行数据融合的等待时间,从而在均衡网络中各节点能耗的同时减少了数据传输延迟。经仿真验证,该算法能在极大的延长无线传感器网络使用寿命的同时降低数据的平均传输延迟。     

无线传感器网络最大生命期聚合树路由算法

提出了一种无线传感器网络最大生命期聚合树路由算法,根据能量等限制条件建立线性规划模型。考虑到网络最大生命期是NP难问题,在算法复杂度较低情况下,将网络最大生命期问题转化为网络最小归一化负载问题,在建立最大归一化负载聚合树过程中,不断调整负载较重节点的数据转发压力,最终建立一棵负载较轻的数据融合树,实现了网络生命期的最大化。通过仿真验证了算法的性能,并表明所提出算法可以有效延长网络生命期。     

基于拓扑快速变化的OLSR改进路由协议研究

针对优化链路状态路由协议（OLSR）在网络拓扑结构快速变化时性能下降的问题,提出了一种新的结合鱼眼状态路由和能量感知的自适应改进路由协议,命名为AFE-OLSR。该改进协议通过监听节点链路集和多点中继选择集的变化情况,自动调整HELLO和拓扑控制消息的发送频率,实现移动感知。同时,它借鉴鱼眼状态路由的思想,节点自动调整拓扑控制消息的转发次数。通过这些机制,该协议能够记录接收消息的能量大小实现能量感知,以及根据能量感知和移动感知的结果来帮助节点选择更稳定和更可靠的路由。仿真结果表明,AFE-OLSR在网络拓扑变化时端到端时延减少8%,分组到达率提高11%,建立全网路由时间减少12%;在网络拓扑静止时HELLO发送量减少19%,TC转发量减少15%。     

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.     

用于多集装箱监测LEACH协议的改进与仿真研究

针对基于无线传感器网络的多集装箱监测应用中存在的能量有限问题,提出了一种基于LEACH分层路由协议的低功耗监测算法,并对传统LEACH协议进行了更符合该应用要求的改进,最后以监测网络生存周期和低能量监测器生存时间为指标进行了仿真对比.仿真结果表明,改进后的协议有效地提高了监测网络能量消耗均衡度,延长了网络生存周期.     

A new medium access control protocol based on perceived data reliability and spatial correlation in wireless sensor network

It is well known that the data of large-scale and dense wireless sensor network has high spatial correlativity. According to the monitoring of a particular event, a new medium access control (MAC) protocol based on perceived data reliability and spatial correlation is proposed in this paper. In this protocol, a ring-shaped space correlation model is established. The nodes close to information source is attributed them high priority in access channel so as to make sure the high quality data send successfully to the sink node and increase the data transferring efficiency. The new protocol can make the received data reflect the real physical phenomenon. At the same time, it can make the data transmission of the nodes far to information source be brought down and the amount of required data nodes be reduced. So the new protocol can prolong lifetime of the whole network. Our simulation results show that the new MAC protocol can supply better network service under low energy consumption and transmission delay. This is very useful for all kinds of mobile services of Internet of Things.     

Promoting Heterogeneity, Mobility, and Energy-Aware Voronoi Diagram in Wireless Sensor Networks

We prove that the energy sink-hole problem can be solved provided that sensors adjust their communication ranges so they can send data over distances less than the radii of their nominal communication range. This solution, however, imposes a severe restriction on the size of a monitored field. To overcome this limitation, we propose a sensor deployment strategy based on energy heterogeneity with a goal that all sensors deplete their energy simultaneously. Our simulation results show that such a sensor deployment strategy helps all sensors deplete their initial energy at the same time. To solve the energy sink-hole problem for homogeneous WSNs, however, where all sensors have the same initial energy, we propose a localized energy-aware Voronoi diagram-based data forwarding (EVEN) protocol. EVEN combines sink mobility with a new concept, called energy-aware Voronoi diagram whose virtual sites (i.e., virtual sensors' locations) are computed based on the remaining energy of the corresponding sensors. Through simulations, we show that EVEN outperforms similar greedy geographical data forwarding protocols and has performance that is comparable to that of an existing data collection protocol that uses a joint mobility and routing strategy. Precisely, we find that EVEN yields an improvement of more than in terms of network lifetime.     

无线传感器网络中一种改进的能效数据收集协议

基于连通支配集的虚拟骨干是减少支配节点数量和限制路由搜索空间的关键技术,对于优化无线传感器网络生命起到重要作用。ViTAMin协议不但能通过关闭一些非必要节点产生虚拟骨干,而且能将采集的数据沿着距离基站能耗最低的路径进行发送,以节省能量。针对ViTAMin可能会产生非连通网络且支配节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于虚拟骨干的能效数据收集协议EEVB。理论分析证明,EEVB能够以O(n)的时间与信息复杂度构造连通支配集,仿真实验进一步证实EEVB能够以较小的能耗开销构建规模较小的连通支配集,并有效延长网络的生命时间。