基于RS纠删码的无线传感器网络信息分发协议性能评价

无线传感器网络中,传感器节点的能量、存储和计算能力有限,且无线传感器网络具有数据链路不对称、拓扑易变化等特点,设计节能可靠的网络协议是困难的。设计良好的网络协议不仅能降低网络的负载,还有助于节省传感器节点的能量,从而延长网络的生存周期。在无线传感器网络操作系统TinyOS平台上实现了基于RS纠删码的信息分发协议,并理论分析了在单跳情况下的协议性能,最后在仿真环境TOSSIM上模拟比较了在多跳、多路径情况下该信息分发协议和洪泛分发协议的性能。模拟仿真表明,提出的基于RS纠删码的信息分发协议明显减少了发送方发送数据包的数量,同时提高了节点的报文接收率,从而达到了降低网络能耗的目的。     

一种基于多播分发树的无线传感器网络代码分发协议

代码分发协议是无线传感器网络（WSNs）在实地部署之后进行软件更新的关键技术。针对现有代码分发协议对特定目标节点分发时需要传输冗余代码镜像的问题,提出了一种基于多播分发树的代码分发（MTCD）协议。MTCD协议通过建立基站节点到目标节点的分发树路径来降低网络中参与代码分发节点的个数,从而降低数据冗余传输和网络能量消耗。TOSSIM仿真结果表明：与TinyOS的标准代码分发协议Deluge相比,MTCD协议在分发时间和数据包传输方面都有更优的性能。     

传感器网络中基于LT码的提高数据持续性方案

在环境恶劣且无固定Sink的无线传感器网络,节点为了避免意外死亡而丢失数据,需要能量有效地将数据分发到其他一部分节点上存储,以等待移动Sink进行采集.提出了一种新的基于Luby变换码(Luby transform codes)、简称LT码的数据持续性提高方案(LT-codes based scheme for improving data persistence,LTSIDP),其中LT码是一类纠删码.LTSIDP将数据的存储过程分为2个步骤:第1步,节点根据一段时间内接收数据包的情况估计网络中数据包的数量和节点的总数,进而计算出基于LT码存储数据所需要的参数;第2步,节点再根据获得的参数对接收到的数据进行存储.每一轮LTSIDP执行结束后,移动Sink可以在一定时间段内的任意时刻和任意地点进入网络,访问少量仍然存活的节点就能获得所有源数据.理论分析和实验表明,LTSIDP不仅能获得比已有算法更高的数据持续性,而且能量更有效.     

无线传感网中基于自适应概率广播的数据保存

对于部署在恶劣环境中且无法放置Sink节点的无线传感器网络,节点的能量有限且易于损坏.每个节点为了避免自己死亡后数据丢失,需要将数据分发到网络中其他一部分节点上进行保存.但是,由于节点只知道自己邻居的信息,同时存储容量有限,因此如何有效地进行数据分发和存储是一个具有挑战性的问题.提出一个基于自适应概率广播的数据保存协议APBDP来解决这个问题.在APBDP中,节点通过一种自适应的概率广播机制分发数据,这种机制不仅可以使所有节点接收到数据包,而且能有效地减少数据的冗余传输以节省节点能量.此外,节点利用LT码来对数据进行编码存储,所有节点完成数据的分发和存储后,数据采集者只需要访问少量的节点就能恢复出所有的源数据.理论分析和实验表明,APBDP不仅具有较高的解码性能,而且能量有效.     

LT Code在基于DVB-S2文件多播系统中的安全应用

文章对欧洲卫星数据广播分发系统标准DVB-S2进行介绍,提出在气象卫星数据广播分发系统中,在应用层使用LT码进行前向纠错,以实现在恶劣的网络环境以及没有回传信道的情况下进行高速大文件分发、可靠的数据广播和完美的视频流服务.文章介绍LT码的核心理论,并对LT码的多个性能进行测试,得出了适用于该系统的一系列参数.     

LT码的BPML译码算法

采用置信度传播算法(BP)对LT码进行译码时,停止集是影响译码效率的重要因素。对LT码停止集的大小进行了理论分析和仿真,提出了置信度传播-最大似然联合译码算法(BPML)。该算法首先采用BP算法译码,当遇到停止集时再采用最大似然译码算法(ML)对停止集进行处理,能够有效消除停止集的影响,提高LT码的译码效率。仿真结果表明,BPML算法结合了BP算法复杂度低和ML算法译码效率高的优点。研究结果对提高计算机网络中数据分发应用的分发效率具有重要的实用价值。     

一种结合网络编码的分发协议在无线传感器网络中的应用研究

无线传感器网络中,对网络节点参数进行重配置通常使用小数据分发协议,现有小数据分发协议大都使用复杂的算法,不适合参数重配置数据量特别小、要求高可靠性及低延迟这样的应用场景,因此本文采取结合网络编码技术以空间换时间的思路,对经典的Drip协议进行改进,并通过与Drip协议及其它数据分发协议进行仿真实验,研究结果表明本文提出的改进协议在小数据分发实时性和可靠性总体性能方面相对已有经典协议有一定提高。     

基于LT喷泉码的WSNs抗WLAN干扰的实验研究

针对无线传感器网络(WSNs)通信能力有限,易受到与其共享信道的无线局域网(WiFi)干扰的问题,提出一种采用纠删码——LT喷泉码编码来保证可靠传输的方法。该方法可以充分利用喷泉码的无码率特性,即发送端源源不断地发送经过LT码编码的编码包,接收端只要接收到足够数量的编码包,就能够成功恢复原始数据包。在CC2430为核心的平台上设计并实现了基于LT喷泉码的可靠传输协议,并在WLAN干扰情况下对其进行了性能测试。实验结果表明:基于LT喷泉码的可靠传输协议对WLAN的抗干扰效果显著。     

一种低能耗的代码分发协议

在无线传感器网络中,普遍采用周期性广播元数据的数据包来判断代码分发,存在能耗过大的问题。为此,提出一种低能耗的代码分发协议。该协议在节点正常通信时便可判断是否需要代码分发。仿真结果表明,与现有的分发协议相比,该协议可降低代码分发的能量消耗。     

C-cast: 传感器网络中无位置数据分发和发现技术

在无线传感器网络中,基于对等节点的数据分发和发现技术是一项关键的工作和研究问题。现有的研究技术和协议设计多数依赖于节点的位置信息,但是在传感器网络中节点获取位置信息需要精确的定位算法和大量的计算、通信开销。为满足在没有位置信息的情况下,节点依然能够有效地进行数据分发和发现工作,本文提出了C-cast协议。C-cast协议不仅不依赖于精确的物理位置信息和大功耗的定位服务,而且节点不需要存储维护太多的全局拓扑信息。本文证明了在稠密网络的理想模型下,C-cast协议能够达到100%的数据查询成功率;在随机模型下,通过选择跳步距离适当的两个信标节点,C-cast协议能够达到80%以上的实际数据查询成功率。本文测试了C-cast协议的三种性能,包括数据查询成功率、存储代价和负载均衡。测试结果显示C-cast协议达到甚至超过基于位置信息的协议性能。     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。     

无线传感器网络簇内多传感器数据融合算法

在无线传感器网络(WSNs)中,一般采用电池供电,节能是WSNs设计的研究重点。为了提高测量结果的准确度和降低网络的能耗,提出了一种两层模式数据融合方案。在传感器节点上用格林贝斯准则和顺序加权算法进行低层次数据融合,在簇头节点上用神经网络算法进行高层次数据融合。仿真实验结果表明:两层模式数据融合方案有效减少了网络中的数据传输量,提高了融合数据的精度,降低传感器节点的能耗。     

Balancing energy consumption with mobile agents in wireless sensor networks

For Wireless Sensor Networks (WSNs), an unbalanced energy consumption will decrease the lifetime of network. In this paper, we leverage mobile agent technology to investigate the problem of how to balance the energy consumption during data collection in WSNs. We first demonstrate that for a sensor network with uniform node distribution and constant data reporting, balancing the energy of the whole network cannot be realized when the distribution of data among sensor nodes is unbalanced. We design a method to mitigate the uneven energy dissipation problem by controlling the mobility of agents, which is achieved by an energy prediction strategy to find their positions. Finally, we propose energy balancing cluster routing based on a mobile agent (EBMA) for WSNs. To obtain better performance, the cluster structure is formed based on cellular topology taking into consideration the energy balancing of inter-cluster and intra-cluster environments. Extensive simulation experiments are carried out to evaluate EBMA with several performance criteria. Our simulation results show that EBMA can effectively balance energy consumption and perform high efficiency in large-scale network deployment.     

基于查询的无线传感器网络多源单汇路由算法

针对定向扩散巨大的能量开销以及在路径加强时存在的链路冗余等问题,提出了一种基于查询的无线传感器网络多源单汇路由算法。该算法通过网络分簇来减少平面泛洪所带来的能量消耗,根据邻居节点的优先级来选择下一跳节点,建立多条源节点到Sink节点的路径,并在路径交叉处进行数据融合。仿真结果表明,该算法在节点能耗均衡性、能量有效性、数据包的传输量等方面具有明显的优势,有效地延长了网络生命周期。     

一种高效节能的无线传感网络动态路由算法

无线传感网络是21世纪最具有影响力的技术之一。但是这在个网络中如何延长网络生命力和减少能量消耗是关键,所以就需要设计一个动态的、自适应的路由协议算法至关重要。在已存在的LEACH算法的基础上,提出了一种基于粗糙集的动态理由算法,该算法首先预测出无线传感网络中所有节点的负载情况,然后采用多路跳变的方式选择一条最佳路径传送数据,在传送过程中,对于一些相似度极高的数据进行整合,最终到达基站。仿真结果表明,提出的算法和LEACH相比较,更加有效地减少和均衡能量耗损,延长网络使用寿命,强化数据传送率。     

基于高斯隶属度的融合算法在改进Leach中的应用

无线传感器网络中节点采集的数据具有较高的冗余度,对数据进行融合处理后再传送到汇聚节点,能有效地降低能量消耗,延长网络生命周期.设计了一种基于高斯隶属函数的数据融合算法,并改进无线传感网络Leach协议,对传感器节点进行二级分簇,多跳通信延长网络生命周期.在一级簇头节点依据分布图法剔除疏失数据,进而利用高斯隶属函数求得权...     

WSNs中高效且适应性强的安全数据融合*

针对无线传感器网络中传感节点能量的有限性和无线链路的时变性,设计了一种高能效的、适应性强的安全数据融合算法EASDA。该算法在融合过程中基于非物理意义的模式码将传感器节点分成冗余集,在数据传输过程中利用数字喷泉码进行编码。仿真结果显示,该算法有效地减少了冗余数据的传输,使网络中能耗更加均衡,并且适应于任何删除信道。     

基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法

稀疏无线传感器网络中各传感器节点距离较远,而传统的静态数据收集方法要求各传感器节点直接通信,导致网络延迟时间长,能耗高。针对该问题,提出一种基于移动机器人的无线传感器数据收集方法。该方法首先由静态节点选择与路径最短的移动机器人作为簇头,移动机器人比较一定周期内检测到的邻居节点的平均剩余能量与整个网络传感器节点平均剩余能量,根据比较结果决定其是否移动,若移动则采用范围可控的随机移动策略;当移动机器人移动到新位置时,传感器节点更新路由,选择新的移动机器人作为簇头。仿真结果表明,与传统的静态无线传感器网络数据收集方法相比,基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法大大降低了数据传输延迟和节点能量消耗。     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由算法

无线传感器网络中节点的能量有限,提高能量的有效性便成为无线传感器网络路由协议设计的首要目标。设计了一种能量高效的分簇路由算法,它提出让候选节点在一定的覆盖范围内以剩余能量为标准来竞选簇头,以使簇头分布均匀;处于簇类交界的节点则根据能量和距离来选择归属的簇头,以平衡网络负载;新算法还采用多跳的簇间通信方式来降低大部分簇头节点的通信负载。仿真结果表明:新算法能够有效降低网络能耗,延长网络生存时间。     

WSN中基于最大最小化的优化路由算法

无线传感器网络(WSN)由能量受限的节点组成,需要设计路由算法优化节点的能耗。文章以最大化网络生存时间为目标,基于最大最小化模型提出了优化路由算法,定义了数据发送矩阵,设计了转发节点选择机制,以避免路由回路;基于节点收发数据的能耗及剩余能量,设计了求解优化路由的数学规划模型,优化了传感器节点的数据发送路径和发送量,均衡了节点的能量消耗。仿真结果表明,该算法能有效地均衡节点的能耗,延长网络生存时间。