无线传感器网络自适应功率控制策略

无线传感器网络功率控制技术对于网络的拓扑连通、能量效率、网络容量、吞吐量、实时性等性能均有显著影响,是其实用化的重要支撑技术。该文提出了一种适用于无线传感器网络的自适应功率控制策略APCS(Adaptive Power Control Strategy),该策略是只需要局部信息的分布式算法,通过调整路径损耗指数和功率控制参数可以获得性能极佳的目标拓扑,并能满足实时性和容错能力要求较高的应用场景。另外,该算法还采用了动态功率调整以保持网络的连通性,延长网络的生命周期。仿真结果证实了所提方法的有效性。     

无线传感器网络的功率控制算法

无线传感器网络的功率控制对网络性能有很大影响。功率控制是从控制通信链路的角度来控制网络拓扑的一种途径，目前，功率控制算法的研究主要分为集中式和分布式两种。文章首先简要介绍了无线传感器网络中功率控制研究的意义，然后具体介绍了无线传感器网络一些代表性的功率控制算法，最后探讨了存在的问题和今后的发展方向。     

功率控制技术在可靠连通无线传感器网络中的应用研究

 功率控制技术是容错拓扑控制中的重要手段,可以简化网络结构,获得可靠连通和高效的底层拓扑.本文提出集中式功率控制算法CTPC,证明其正确性和最小化最大通信半径的最优性质.拓展CTPC算法到分布式环境,设计基于全局信息的功率控制算法GDTPC和基于局部信息的功率控制算法LDTPC,给出算法正确性证明和关于最优性质保持的讨论.LDTPC算法只使用局部信息,适用于大规模无线传感器网络.     

无线传感器网络的簇头功率控制技术

在军事侦察与环境监测中,无线传感器网络一般部署在无人区域或危险区域,不能依靠人对系统进行配置与管理.网络节点通过撒播造成分簇后密度不均,影响了网络性能.由于同簇节点通信使用同一信道,簇的大小直接关系到每个节点的通信能力.当簇内节点个数处于一个合适的范围时,网络才能发挥最好的性能.因此需要对簇头进行功率控制来优化网络结构.针对这一缺乏准确数学模型的过程,提出一种基于PID的模糊自适应的变步长簇头功率控制方案,把簇内节点数目控制在一个合理的范围内.其特点是概念简单、易于理解和提高系统的鲁棒性,仿真结果从理论上证明了通过控制分簇大小以后,网络的寿命和通信能力都有所增加.     

基于功率分配的无线传感器网络拥塞控制协议

由于无线传感器网络的资源受限,相比传统网络其传输过程更容易导致丢包和拥塞。为了避免和控制拥塞,本文提出了一种利用功率分配重新选择路径的拥塞控制算法,首先参考路径传输的多种QoS相关参数度量网络的路径代价和节点可用资源的信息,基于测量得到的网络拥塞水平通过传输功率递增和递减选择不同的路径控制网络拥塞。仿真结果表明所提出的协议减少了网络时延,提高了系统吞吐量和网络生命周期。      

基于网络效用与寿命的无线传感器网络跨层优化

无线传感器网络综合了分布式信息处理技术、嵌入式计算技术、传感器技术、无线通信技术,它涉及学科知识高度密集,现已成为国内外重点关注的研究领域。伴随传感器网络的应用性越来越广泛,研发了很多新型传感器网络体系,同时,也对无线传感器网络的快速而全面的发展形成良好促进。在无线传感器网络中,系统的性能受到网络层协议和MAC层的影响较为明显,如果想要优化就必须从跨层设计的角度,结合网络层和MAC层来进行协议优化。协议以传感器网络跨层优化为基础,提出能量有效的链路稳定分簇算法,它相比典型分簇算法理论的无法适应动态网络、不易在实际的环境中实现、前提多等缺点,它在分簇算法中应用了最优发射功率传送受的功率控制机制。它在网络的吞吐量以及网络的能量有效性方面具有很好的性能。     

无线传感器网络跨层优化研究

无线传感器网络系统的跨层优化理论在当前是一个研究热点.在传统的无线网络设计中,一般是沿用有线网络的设计思想,特别是利用因特网的设计思想来设计无线网络.然而由于无线传感器具有网络资源和能量受限的特点,这就使得传统的有线网络中分层设计的思想遇到了未曾预计的尴尬与挑战.本文对无线传感器网络中的跨层优化工作原理进行了叙述,比较了各个跨层优化技术的特点.最后阐述了当前跨层设计技术面临的挑战.     

无线传感器网络自适应功率调整机制研究

无线传感器网络功率调整技术对于WSN节点的能量效率、生存时间、丢包率等性能均有显著影响,是其实用化的重要支撑技术。现提出了一种适用于无线传感器网络的自适应功率调整机制,只需要利用节点间的接收信号强度指示(RSSI)值,通过动态调整终端节点的功率值可以获得相对合适的发射功率,从而降低终端节点的能耗,可以适当延长节点的生存时间。实验结果证实了所提方法的有效性。     

无线传感器网络功率自适应研究

在一些随机组网的应用场合,一方面要求每个传感器节点的数据必须被准确获得,另一方面又很难保证节点间的分布距离都在通讯距离范围内,这种情况下直接使用基于IEEE802.15.4协议的无线传感器网络存在问题。针对该问题,提出了一种功率自适应传感器网络解决方案,包括功率自适应协议及其软硬件实现方案。基于该方案,利用Crossbow公司的MICAz节点构建了一个通信距离自适应、低功耗、高可靠性的传感器网络,并进行了实际测试与验证。     

无线传感器网络中基于效用模型的分布式功率控制机制

本文将效用模型引入无线传感器网络的功率控制设计中,提出了一种基于效用模型的分布式功率控制机制(简称UMDPC).该机制建立了网络中所有传感器节点的功率与效用模型的对应关系,将链路可靠性、网络能耗归纳到统一的网络效用优化框架中,并证明该效用优化问题是凸优化问题,构造基于对偶分解的分布式的优化算法,获得网络效用最大化条件下各节点的优化发射功率.最后,通过模拟实验对所提机制及其实现算法的性能进行比较和评价.实验结果表明,本文所提机制最大化了网络的效用,提高了网络的能量利用效率.     

无线传感器网络节点电源系统设计

在影响无线传感器网络的生命周期的众多因素中,节点的能量是其中最为重要的。文中设计了一种基于太阳能电池板和锂电池的节点电源系统,能够为节点数传模块提供电源并为传感器提供5V和12V电源,实现了在有阳光的环境中为无线节点永久性供电与无线传感网络无限使用的目的。     

无线传感器网络技术发展现状

在对无线传感器网路（WSN）产生和发展、技术成熟程度分析的基础上,文章分析了WSN组网模式、拓扑控制、媒体访问控制（MAC）和链路控制、路由与数据转发及跨层设计、时间同步技术、自定位和目标定位技术等组网关键技术和应用支撑技术方面的研究内容。基于应用中的典型实用和示范系统,文章对WSN的应用进行了分类。     

EACLE : Energy-Aware Clustering Scheme with Transmission Power Control for Sensor Networks

In this paper, we propose a new energy efficient clustering scheme with transmission power control named “EACLE” (Energy-Aware CLustering scheme with transmission power control for sEnsor networks) for wireless sensor networks, which are composed of the following three components; “EACLE clustering” is a distributed clustering method by means of transmission power control, “EACLE routing” builds a tree rooted at a sink node and sets the paths from sensor nodes taking energy saving into consideration, and “EACLE transmission timing control” changes the transmission timing with different levels of transmission power to avoid packet collisions and facilitates packet binding. With an indoor wireless channel model which we obtained from channel measurement campaigns in rooms and corridors and an energy consumption model which we obtained from a measurement of a chipset, we performed computer simulations to investigate the performance of EACLE in a realistic environment. Our simulation results indicate that EACLE outperforms a conventional scheme such as EAD (Energy-Aware Data-centric routing) in terms of communication success rate and energy consumption. Furthermore, we fully discuss the impact of transmission power and timing control on the performance of EACLE.     

混合式无线传感器网络动态调度及功率控制方法的研究

无线传感器网络是资源受限网络,研究其动态调度与功率控制对于提高网络性能具有重要意义.基于此,提出了一种无线传感器网络中混合式动态调度与功率控制方法.该方法采用集中式时隙调度与分布式功率控制相结合的思想,避免了介质访问控制(MAC)层传输冲突,并支持各传感器节点综合利用各自的队列状态信息和无线信道信息进行跨层优化传输.该...     

无线传感器网络LEACH协议的改进方案

基于LEACH协议,提出了一种改进方案,对LEACH协议的不足进行了改善。此方案中,簇头的选择取决于节点的剩余能量,且簇头数量与网络中的剩余节点数量相关,更符合网络特性。此外,改进方案对簇中节点数量进行了限制,使得分簇更加均匀,并采用了适应性信道分配原则,更加适用于动态网络。计算机仿真结果表明,与LEACH协议相比,采用改进方案后汇聚节点接收到的数据量明显增加,网络性能得到改善。     

一种基于网络编码协作的高能效无线传感器网络机制

Energy-efficient communications is crucial for wireless sensor networks (WSN) where energy consumption is constrained. The transmission and reception energy can be saved by applying network coding to many wireless communications systems. In this paper, we present a coded cooperation scheme which employs network coding to WSN. In the scheme, the partner node forwards the combination of the source data and its own data instead of sending the source data alone. Afterward, both of the system block error rates (BLERs) and energy performance are evaluated. Experiment results show that the proposed scheme has higher energy efficiency. When Noise power spectral density is -171dBm/Hz, the energy consumption of the coded cooperation scheme is 81.1% lower than that of the single-path scheme, 43.9% lower than that of the cooperation scheme to reach the target average BLER of 10-2. When the channel condition is getting worse, the energy saving effect is more obvious.     

无线传感器网络中利用随机网络编码的低能耗可靠机会路由

无线传感器网络中节点大多采用电池供电,让节点以低能耗将采集的数据传递到信宿,对无线传感器网络有效运行极为重要.该文提出了能量有效的可靠机会路由EROR（Energy-efficient Reliable Opportunistic Routing）,它利用结合节点剩余能量和链路上收发双方的总能耗的转发代价,选择转发节点集合（简称“转发集”）、主转发节点和协助转发节点,让节点调节发射功率并利用随机线性编码把数据包分片编码发送到转发集,进而以多跳方式把数据可靠低能耗地传递到信宿.仿真结果表明：在网络生存时间和能耗方面,EROR比已有路由策略CodePower更优.