无线传感器网络中的分布式信源编码的仿真研究

分析了无线传感器网络中的分布式编码方法,基于Slepian-Wolf理论和Wyner-Ziv理论,在传Turbo编码方法的基础上提出了一种DSC-Turbo编译码的改进方法。通过MATLAB仿真验证了该方法在满足一定可靠性的前提下,能够有效的压缩信源速率。进而证明了在无线传感器网络中应用分布式信源编码理论可以减少部分节点的传输数据量,提高无线传感器网络能量效率。     

基于LPDC码的分布式多进制相关信源编码

分布式信源编码是无线传感器网络领域研究的新热点,阐述了分布式编码的基础理论,介绍了应用于分布式编码的LDPC编码方法和多级编码方案,最后提出了一种基于LPDC码的分布式多级编码方案实现分布式多进制相关信源编码,并且比较了不同相关性下分布式多进制信源编码的性能。     

传感器网络中的分布式信息编码

分布式编码是传感器网络研究中的一个重要内容．介绍了传感器网络中分布式编码的概念和意义，回顾了分布式信源编码的理论基础，综述了分布式信源编码的主要方法．给出了分布式编码方法在传感器阵列中的应用实例．     

无线传感器网络中的数据压缩技术研究

不同于传统的无线网络,设计有效的策略延长网络生命周期是无线传感器网络需要解决的核心问题,大量研究已经证明在传输数据前对其进行压缩是一种有效的延长无线传感器网络生命周期的方法。因传感器节点本身计算能力有限、存储空间有限等特点,对数据压缩算法提出了更高的要求和挑战。综述了无线传感器网络中数据压缩技术的研究现状,并详细介绍了分布式信源编码技术的基本理论和方法,最后指出了无线传感器网络数据压缩的研究问题。     

分布式布谷鸟算法在无线传感器网络布局优化中的应用

在无线传感器网络中,传感器节点的部署通常具有随机性。随机布局的无线传感器网络存在着节点利用率低,传感器网络覆盖率小等问题。为了解决无线传感器布局问题,提出了基于分布式布谷鸟算法的无线传感器网络覆盖优化算法,利用布谷鸟算法对传感器节点的布局进行优化,同时采用分布式计算提高算法的计算速度。实验表明,该算法对无线传感器网络的布局具有很好的优化效果,而且比布谷鸟算法具有更快的计算速度。     

无线传感器网络中的位置隐私保护

随着无线传感器网络的广泛应用,隐私成为无线传感器网络成功使用的主要障碍。当无线传感器网络用于监控敏感对象,被监控对象的位置隐私成为一个重要问题。在传感节点发送一系列分组,通过多跳,向基站报告监控对象时,敌手能够反向追踪分组到信息源位置。基于洪泛的幻影具有消息发送时间长且能量消耗过大的缺陷。为了保护能量受限的无线传感器网络中的位置隐私,提出了定向随机步。定向随机步使敌手难于跳到跳地反向追踪信息源。在定向随机步中,信源节点发出一个分组,此分组被单播给信源节点的父节点。当中介节点收到一个分组,它以等概率的方式转发给它的一个父节点。与基于洪泛的幻影相比,定向随机步具有较小的信息发送时间和较低的能量消耗。特别在中介节点具有多个父节点的情形下,定向随机步具有较大的安全期。     

基于无线传感器网络的智能LED灯控制系统设计

针对无线传感器网络为基础的控制系统中其板载电池的能量有限,从而影响无线传感器节点的运行寿命问题;设计并采取了嵌入式与分布式智能无线传感器网络(WSN),目的是优化和使控制照明系统更加高效,为了克服这个问题,基于能量感知的通信协议被引入,以减少为了延长其使用时间的无线传感器网络的功耗;文中的以智能无线传感器网络为基础的LED照明系统,经过实验结果表明,无线传感器节点都能够运行的时间较长,从87天至102天,而增加了约20％的工作寿命.     

基于分布式粒子滤波的二进制无线传感器网络目标跟踪

为了提高二进制无线传感器网络跟踪算法的精度和实时性,降低传感器节点能耗,将分布式粒子滤波运用到二进制无线传感器网络中进行目标跟踪。选择信号强度最大的节点作为簇头节点,在簇头单跳通信范围内的所有节点和簇头组成对目标跟踪的动态分簇,在簇头节点进行粒子采样和状态估计,在簇头之间传递粒子及其权值,从而得到了二进制无线传感器网络的分布式粒子滤波跟踪算法。研究了粒子数和网络节点数量对跟踪精度的影响。仿真结果表明,传感器的节点数量会影 响跟踪精度,但是粒子数对跟踪精度的影响更大。同时分布式粒子滤波比集中式粒子滤波具有更好的实时性和更低的能耗。     

无线传感器网络系统平台的开发与设计

基于SIA-MS_1.0硬件平台,在TinyOS操作系统下设计无线传感器网络研究平台。在该无线传感器网络平台上,设计了一个含多传感器的数据采集节点,并在数据链路层对该节点的发送帧进行了研究与设计。对完成的无线传感器节点进行测试、监控。实现了分布式无线传感器网络节点的功能。     

分布式融合算法在WSANs中的性能分析

在无线传感器执行器中,执行器节点接收传感器节点传来的信息并执行相应的动作。为了满足执行器节点及时地采取行动,无线传感器执行器网络对时延有严格的限制。构建了一种一般性的分布式融合算法并与集中式融合算法比较。通过从网络传输时延、节点能量消耗、网络寿命、有效传输次数等方面分析了这种算法在无线传感器执行器网络中的特性。在三种典型拓扑结构下的仿真实验表明,在相同条件下,分布式融合算法比集中式融合算法具有更小的网络传输时延,更长的网络寿命,同时节点的能量消耗更加均匀。     

基于数据流和网络编码的无线传感器网络数据聚合算法

为了减少分簇的无线传感器网络(WSN)中数据包传输的数量,并使传感器网络的能量效率最大化,提出了一种节能的自适应数据聚合算法.在该算法中,源节点凭借其存储和计算能力,利用数据流技术减少数据包的传输量;当数据从源节点传输到簇头时,簇头根据控制信息选择一组节点作为编码节点,当数据相关性低于某阈值时,该组节点对数据包进行网络编码,若数据相关性高于某阈值,该组节点则会成为聚合节点进行数据聚合,网络编码和数据聚合可以减少簇头冗余流量,提高能量效率.实验结果显示,使用该算法后,数据包交付率有所提高,能量消耗显著减少.     

基于虚拟OID计算的WSN网络管理方法

为降低无线传感器网络(WSN)管理过程中代理节点的能量消耗,提出基于本地轮询和虚拟对象标示符(OID)计算的网络管理方法,并实现相应的网络管理操作原语。利用虚拟OID技术降低网络管理过程中的信息传递量,通过本地轮询策略减少网络管理站和代理节点的信息交换量。实验结果表明,该方法可降低代理节点的能量消耗,设计的操作原语符合WSN管理的需求。     

具备网络编码感知的能耗友好WSN路由策略

为均衡及降低无线传感器网络(WSN)的路由能耗并最终延长网络的寿命,提出一种具备网络编码感知且能耗敏感的WSN路由策略。该策略通过对WSN环境中存在的网络寿命限制、数据流限制、广播流量限制3个重要因素的分析,对能耗最优路由进行建模,最后归结为对最优化问题的求解获得最佳路径。仿真实验表明该路由策略能够较好地均衡节点的能耗,从整体上显著延长WSN的生存期。     

最小能量优化编码研究

能量消耗是无线传感器网络的关键问题之一,将DS-CDMA技术与WSN相结合提出了在马尔可夫信源模型的基础上采用能量优化的信源编码,从而降低能耗。仿真结果表明,能量优化编码可以有效地提高系统的信噪比、降低误码率、优化能量的使用效率。     

An energy-efficient clustered distributed coding for large-scale wireless sensor networks

A wireless sensor network (WSN) usually consists of a large number of battery-powered low-cost sensors with limited data collection and processing capacity. In order to prolong the lifetime of the WSN with a target error performance, a novel clustered distributed coding framework, referred to as distributed multiple-sensor cooperative turbo coding (DMSCTC), is developed for a large-scale WSN with sensor grouped in cooperative cluster. In the proposed DMSCTC scheme, a simple forward error correction is employed at each sensor and a simple multi-sensor joint coding is adopted at the cluster head, while complicated joint iterative decoding is implemented only at the data collector. The proposed DMSCTC scheme achieves extra distributed coding gain and cooperative spatial diversity without introducing extra complexity burden on the sensors by transferring the complicated joint decoding process to the data collector. With the proposed scheme, the WSN can achieve the target error performance with less power consumption, thus prolonging its lifetime. The error performance and energy efficiency of the proposed DMSCTC scheme are analyzed, and followed by Monte Carlo simulations. Both analytical and simulation results show that the DMSCTC can substantially improve the energy efficiency of the clustered WSN.     

基于蚁群的无线传感器网络能量均衡非均匀分簇路由算法

无线传感器网络(WSN)路由中,节点未充分考虑路径剩余能量及链路状况进行的路由会造成网络中部分节点网络寿命减少,严重影响网络的生存时间。为此,将蚁群优化算法与非均匀分簇路由算法相结合,提出一种基于蚁群优化算法的无线传感器非均匀分簇路由算法。该算法首先利用考虑节点能量的优化非均匀分簇方法对节点进行分簇,然后以需要传输数据的节点为源节点,汇聚节点为目标节点,利用蚁群优化算法进行多路径搜索,搜索过程充分考虑了路径传输能耗、路径最小剩余能量、传输距离和跳数、所选链路的时延和带宽等因素,最后选出满足条件的多条最优路径,完成源目的节点间的信息传输。实验表明,该算法充分考虑路径传输能耗和路径最小剩余能量、传输跳数及传输距离,能有效延长无线传感器网络的生存期。     

基于活动区域的移动无线传感器网络路由协议

为了解决移动无线传感器网络中能量效率问题,提出了一种基于活动区域的移动无线传感器网络（WSN）路由协议。本方法使用源和sink节点相对位置来形成路由的活动区域,网络中的移动节点使用睡眠唤醒模式来节约能源。移动向量信息（如当前位置、方向和速度）以及节点的剩余能量,用于选择能够提供最大连接保留时间的邻居,移动向量信息也被用来唤醒活动区域中的移动节点。实验表明,与其他路由协议进行比较,该方法在分组传输过程中具有更高的可靠性。     

基于网络编码的分簇传感器网络链路容错策略

许多紧急事件的应用对无线传感器网络的数据传输的可靠性有比较高的要求, 因此对传感器网络数据传输的容错性研究十分重要。传统的1+1数据保护的容错模式带来的额外负载较大地增加了传感器节点的能耗。提出了基于网络编码的分簇结构传感器网络链路容错策略,不仅可以实现对链路的容错,而且可以降低网络中转发的数据包数量,从而降低传感器节点的能耗。     

Energy-Efficient Routing Using Novel Optimization with Tabu Techniques for Wireless Sensor Network

Wireless Sensor Network (WSN) consists of a group of limited energy source sensors that are installed in a particular region to collect data from the environment. Designing the energy-efficient data collection methods in large-scale wireless sensor networks is considered to be a difficult area in the research. Sensor node clustering is a popular approach for WSN. Moreover, the sensor nodes are grouped to form clusters in a cluster-based WSN environment. The battery performance of the sensor nodes is likewise constrained. As a result, the energy efficiency of WSNs is critical. In specific, the energy usage is influenced by the loads on the sensor node as well as it ranges from the Base Station (BS). Therefore, energy efficiency and load balancing are very essential in WSN. In the proposed method, a novel Grey Wolf Improved Particle Swarm Optimization with Tabu Search Techniques (GW-IPSO-TS) was used. The selection of Cluster Heads (CHs) and routing path of every CH from the base station is enhanced by the proposed method. It provides the best routing path and increases the lifetime and energy efficiency of the network. End-to-end delay and packet loss rate have also been improved. The proposed GW-IPSO-TS method enhances the evaluation of alive nodes, dead nodes, network survival index, convergence rate, and standard deviation of sensor nodes. Compared to the existing algorithms, the proposed method outperforms better and improves the lifetime of the network.     

一种多重信道感知的主动机制网络编码算法

针对网络编码算法的能量开销大、解码出错率高等问题,提出一种多重信道感知的主动机制网络编码算法,该算法建立了系统模型来分析网络编码的工作方式,以最小化样本作为代价,采用多重信道感知的方法来检验中继节点的编码效果,使网络从中继节点的编码效果中进行学习,从而将源信息发送给编码效果较好的中继节点。为了减少解码出错率,算法采用了一种主动机制,该机制依据源节点的发射功率和源信息的大小来控制终端的解码出错率,提高网络解码能力。实验仿真对比结果表明,提出的网络编码算法能够有效控制网络编码的出错率,并能有效减少网络开销。