基于多Mobile-Sink能量有效的WSN再编程协议研究

现有的WSN再编程能量有效协议多集中在单个Sink的静态网络环境下,这就限制了网络规模。基于多Sink的动态WSN再编程能量有效协议能够适应大规模网络环境。提出一种基于多Mobile-Sink能量有效的WSN再编程协议,在该协议中,网络拓扑采用圆形部署,以圆心为坐标系原点,将圆形拓扑分为八个半象限,而每一个mobile sink沿着八个半象限相交的直线往返运动,在每条直线上隔一定距离设置一个信息交换点IEP,Sink在IEP同周围的节点通信。仿真结果表明,提出的方案同MNP协议相比,在节点平均能耗和单个数据包传输能耗两项上更有效率和优势。     

一种新的基于能量消耗速率模型的分簇路由协议

无线传感器网络中通常采用分簇路由协议来减少能耗,但仍然存在节点能量消耗快且不均匀的问题。鉴于经典的低功耗自适应集簇分层型协议LEACH的簇头选举过程中,没有考虑节点能量消耗速率和普通节点到sink节点距离的局限性,提出了一种新的分簇路由协议。仿真实验表明,新协议能够使节点能量均匀分布,降低节点能量消耗,延长传感器网络的生存周期。     

基于模糊控制的低能耗分簇协议

能耗是影响无线传感器网络生命周期的关键,具有低能耗的无线传感器网络是业界所期望的。现有的几个网络分簇协议能在一定程度上解决和改善网络能耗问题。如LEACH协议能在一定程度上延长网络生命周期,但网络环境的可变性以及实际环境中有诸多不可估计的因素,LEACH协议就没考虑当前节点剩余能量和节点分布情况等问题。提出的基于模糊控制的低能耗分簇协议LECP-FC能较好地解决环境可变等不可估计的问题,在簇头选取的过程中着重考虑了能量、节点度、节点中心度、距离、侦听密度等因子。经过网络结构配置和仿真,其结果表明网络工作效率得到很大程度上的提高。     

WSN中一种基于可控能耗的源位置隐私保护协议

现有无线传感器网络的源节点位置隐私保护协议采用随机游走的方法,导致能耗难以控制。针对这一问题,本文提出一种基于可控能耗的源位置隐私保护协议（CEP）。该协议以节点间物理距离为路由能耗的衡量标准,利用可控的路由能耗建立源节点到基站节点间3段路由转发源数据包。协议通过幻影路由、环带路由、信贷路由3个阶段增加路由路径的多样性,从而增加源节点位置隐私保护强度。理论分析和仿真实验表明,本文提出的基于可控能耗的源位置保护策略相比已有相关协议在提高源节点安全周期的同时,可较好地控制路由能耗,提高隐私保护协议的性能。     

双重约束下的海洋无线传感网自适应成簇算法

针对海洋无线传感器网络（Ocean Wireless Sensor Network,OWSN）中,节点在海洋高度动态性环境中存在能量消耗快,网络寿命短等问题,提出改进的LEACH-[τ]算法。该算法在簇头选择上考虑了节点的剩余能量值和距汇聚节点的距离,并且根据簇头剩余能量与平均剩余能量的差值和簇头节点离汇聚节点的距离与平均距离的差值,从簇头节点选择中继节点（[τ]节点）来实现与汇聚节点之间的通信。计算机仿真结果表明,算法相较于LEACH、IMHT-LEACH,整体的能耗减少,有效延长了海洋无线传感网络的生命周期。     

一种能耗均衡的WSN分簇路由协议

节能是WSN的研究热点之一,而路由协议对能耗有直接影响。在对已存在的分簇多跳路由协议进行分析的基础上,提出了一种考虑多种因素来均衡节点能耗的分簇多跳路由协议——EBCRP。EBCRP协议中,选择中继簇头时综合考虑了邻近簇头相对自身的距离和方向;加入经验因子使簇头概率随节点与Sink的距离成负指数变化;中继簇头进行一定时间的等待以便数据融合,等待时间与它到Sink的距离成反比;另外,还通过仿真确立了较优的轮转周期。仿真实验结果表明,EBCRP协议能够使网络第一个节点死亡时间明显延后,能耗更均衡,生命期更长。     

长距离带状无线传感器网络路由协议设计

带状网络的长带状特性会影响无线传感器网络路由协议的性能,导致网络出现"热区"。针对该问题,提出一种能量均衡的多跳路由协议CRLDB。该协议主要采用非均匀分簇的思想,引入备选簇首竞争半径的概念和相应的竞争策略,并加入最优簇首个数、节点剩余能量和周围邻居节点个数的簇首选择机制,使节点的剩余能量和传输能量达到平衡。NS2仿真实验结果证明,与LEACH和LEACH-C协议相比,CRLDB在网络的生存时间、整体能耗和基站收到的数据量这3个性能指标上有较大程度的提高,能更好地均衡网络的能量消耗,提高网络的生命周期。     

一种基于位置和能量感知的MANET单播路由协议

能量消耗问题是MANET网络中研究的热点问题之一.针对基于位置的路由协议没有考虑节点剩余能量的问题,提出了一种结合位置信息和剩余能量的路由协议.本协议是在AODV[1]协议的基础上,提出了两个新的算法:基于位置的算法LBA(Location-Based Alaorithm)和动态能量控制的算法(DPC),并用NS2仿真比较了这两种协议.仿真结果表明,尽管改进的协议平均的端到端的延时增加,但是其能够明显地减少网络的总的耗能,平均了网络节点的耗能,延长了整个网络的寿命.     

一种能量均衡有效的WSN分簇路由算法

为减少无线传感器网络分簇路由协议中簇内的平均能耗,解决汇聚点附近簇头能耗不均的问题,提出BEERA路由协议,设计其能量消耗模型及路由算法。给出其最优竞争半径的计算、簇头节点的选举、簇间转发路径的建立及簇的生成方法。仿真结果表明,与LEACH等协议相比,新的路由协议能有效地延长网络生存周期,稳定期的持续时间提高19.6%~129%,进入HRD阶段的轮数提高22.8%~58.6%,具有较高的可行性和稳定性。     

基于PEGASIS的无线传感器网络路由协议改进

传感器信息系统能量高效聚集(PEGASIS)协议是无线传感器网络中经典的分簇协议,由于实现简单得以广泛应用,但该协议中头节点的轮流当选策略和网络按照贪心算法成链的方法容易导致整个网络的能量消耗不均匀、节点死亡时间较早、网络延迟较大等问题。提出一种基于PEGASIS的剩余能量距离分区（PEGASIS-REDP）协议,在网络建立连接阶段对整个网络区域进行分区优化,在节点密度不变的情况下缩短差链距离。在头节点选取阶段,将节点剩余能量、区域内平均能量、距离基站的距离等多个因素作为判断头节点当选的条件,大幅减少头节点的更换次数。借助MATLAB软件仿真出PEGASIS-REDP协议建立网络的过程、在不同轮数下节点存活情况和头节点的选取情况,并在相同的实验条件下,针对不同路由协议在网络延迟、能量损耗和生命周期方面进行对比分析。实验结果表明,PEGASIS-REDP协议的网络生命周期相比于PEGASIS协议延长了19.6%,在均衡网络能耗和降低网络延时方面表现更好。     

iM-SIMPLE: iMproved stable increased-throughput multi-hop link efficient routing protocol for Wireless Body Area Networks

Wireless Body Area Networks (WBANs) are envisaged to play crucial role in psychological, medical and non-medical applications. This paper presents iM-SIMPLE; a reliable, and power efficient routing protocol with high throughput for WBAN. We deploy sensor nodes on human body to measure the physiological parameters such as blood pressure, temperature, glucose, lactic acid, EMG, acceleration, pressure, and position. Data from sensors is forwarded to intermediate node, from where it is transmitted to sink. An end user can access the required information available at sink via internet. To minimize energy consumption of the network, we utilize multi-hop mode of communication. A cost function is introduced to select the forwarder; node with high residual energy and least distance to sink has minimum cost function value and is selected. Residual energy parameter balances the energy consumption among the sensor nodes, and least distance improves packet delivery to sink because of reduced less path loss. We formulate the minimum energy consumption and high throughput problems as an Integer Linear Program. In order to support mobility, we also consider two body postures. Simulation results confirm the performance advantage of iM-SIMPLE compared to contemporary schemes in terms of maximizing stability period and throughput of the network.     

NHLERE:应用蚁群算法的WSN路由算法

针对WSN中节点能量有限及节点间链路随机损耗特点,提出一种基于蚁群算法的用于无限传感器网络的路由算法-NHLERE,利用蚁群算法正反馈、分布式协作的特点,将距汇聚节点的跳数和链路质量信息融合到信息素的形成中,并将信息素和节点剩余能量作为启发信息,通过模拟蚂蚁的寻径行为形成并优化到达汇聚节点路由.实验结果表明,与LEPS相比NHLERE算法具有更高的数据传输效率,并能使网络内各节点能量消耗趋于均衡,从而延长WSN网络生命期.     

基于有效传输的能量敏感的路由协议

能量敏感是传感器网络设计中的一个基本要求,现有的基于位置的路由协议都没有考虑下一跳节点与源节点的距离,使得传输效率不高。本文通过引入有效传输（ET）概念保证每个前向节点比其前驱节点不仅更加靠近目标节点,而且更加远离源节点,提出一种基于ET的能量敏感的路由协议。仿真结果表明这种路由协议与其它一些协议比较起来,可以提供较低的能量消耗。     

Rendezvous based routing protocol for wireless sensor networks with mobile sink

In wireless sensor networks, the sensor nodes find the route towards the sink to transmit data. Data transmission happens either directly to the sink node or through the intermediate nodes. As the sensor node has limited energy, it is very important to develop efficient routing technique to prolong network life time. In this paper we proposed rendezvous-based routing protocol, which creates a rendezvous region in the middle of the network and constructs a tree within that region. There are two different modes of data transmission in the proposed protocol. In Method 1, the tree is directed towards the sink and the source node transmits the data to the sink via this tree, whereas in Method 2, the sink transmits its location to the tree, and the source node gets the sink’s location from the tree and transmits the data directly to the sink. The proposed protocol is validated through experiment and compared with the existing protocols using some metrics such as packet delivery ratio, energy consumption, end-to-end latency, network life time.     

基于能量感知的无线传感器网络层次型路由协议

为了有效平衡负载,满足大规模网络的需要,提出了一种基于能量感知的无线传感器网络层次型路由协议。该协议基于能量消耗模型,根据节点与基站的距离将网络中的节点划分为不同的层次。每层次内的节点轮流当选负责收集该层内所有节点数据的汇聚节点。汇聚节点的数据逐层转发和聚合,最后传送到剩余能量较大的一个汇聚节点——超节点,由其将数据发送到基站。汇聚节点变迁、超节点变迁机制用于均衡节点能量消耗,延长网络生命周期。NS2仿真结果表明,该协议可以有效节省能量,延长网络生存时间。     

一种分布式的基于预留的多信道MAC协议

无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)已经广泛应用于各个领域。许多领域利用了周期性数据汇聚,传感器节点周期性地产生数据包,通过一系列中继节点传输到汇聚节点。提出了一种分布式的基于预留的多信道MAC协议,称为R-MMAC协议,其中利用了预留机制和多信道通信机制,在多信道条件下,每个节点传输数据包时都将预留下一个数据包的传输,根据接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)值选择自己的最佳信道进行预留。另外,还提出了针对预留时发生冲突的解决算法,利用信干噪比(signal to interference and noise ratio,SINR)和数据包接收率(packet reception rate,PRR)得到了预留的传输时间,从而降低了传感器节点到汇聚节点的传输时延和未来数据包的冲突概率。利用OMNET++5.3仿真工具对R-MMAC协议、X-MAC和EM-MAC协议进行了比较,结果表明R-MMAC协议实现了更低的端到端时延。     

基于单向多汇聚节点的WSN分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首节点容易成为网络瓶颈制约网络性能的不足,提出一种低能耗的路由协议。采用多汇聚（Sink）节点模式来构建网络,利用RSSI（接收信号强度指示）测出各传感器节点与各Sink节点之间的距离,并依据距离的远近为Sink节点划分作用域。通过传感器节点单向与所属Sink节点通信来降低簇首节点的负担。仿真实验结果表明提出的路由协议能有效克服簇首节点网络瓶颈问题,从而降低网络能耗,提高网络生存时间,对于无线传感器网络应用于大范围数据收集的网络具有重要的价值。     

按需能量多路径的路由协议研究

微机电系统、处理器、无线通信及存储技术的进步促进了无线传感器网络的飞速发展,使得无线传感器网络成为一种全新的信息获取和处理技术,也因此与传统网络有着许多不同之处.介绍了无线传感器网络的特点及其通信协议体系结构,着重讨论了传感器网络路由协议的设计问题.在分层模型基础上,动态地选择汇聚节点和分层模型的能量多径路由协议可使能量均衡,延长网络寿命,提高数据转发率,这也是传感器网络路由设计的主要目标.     

WSN中一种基于时空相关性的网内数据聚合路由协议

无线传感器网络越来越多地应用于各种精确监测中。由于网络中节点的部署密度较大,节点周期性地产生数据,网络中出现大量具有时空相关性的冗余数据,这些冗余数据的传送需要消耗大量的能量。为了减少网络中的数据传输量,降低网络的通信开销,提出了一种基于时空相关性的网内数据聚合路由协议TS-INDAR,通过网内数据聚合技术以及对网络中具有时空相关性数据的控制,减少网路中的数据传输量。TS-INDAR通过路由树的建立最大化重叠路由,以提高网络中数据聚合的几率,通过相关区域和时间抑制对网络中具有时空相关性的数据进行控制,根据事件区域与sink节点之间的距离调整相关区域的大小。与已有路由算法相比,TS-INDAR减少了网络中的通信负载,降低了网络中的能量消耗。仿真结果显示,TS-INDAR在确保监测数据准确性的情况下,网络中的能耗较DRINA算法降低了25%,较EAST算法降低了11.6%。     

Energy-aware node placement,topology control and MAC scheduling for wireless sensor networks

In the WSNs, the nodes closer to the sink node have heavier traffic load for packet forwarding because they do not only collect data within their sensing range but also relay data for nodes further away. The unbalanced power consumption among sensor nodes may cause network partition. This paper proposes efficient node placement, topology control, and MAC scheduling protocols to prolong the sensor network lifetime, balance the power consumption of sensor nodes, and avoid collision. Firstly, a virtual tree topology is constructed based on Grid-based WSNs. Then two node-placement techniques, namely Distance-based and Density-based deployment schemes, are proposed to balance the power consumption of sensor nodes. Finally, a collision-free MAC scheduling protocol is proposed to prevent the packet transmissions from collision. In addition, extension of the proposed protocols are made from a Grid-based WSN to a randomly deployed WSN, enabling the developed energy-balanced schemes to be generally applied to randomly deployed WSNs. Simulation results reveal that the developed protocols can efficiently balance each sensor node’s power consumption and prolong the network lifetime in both Grid-based and randomly deployed WSNs.