传感网中链路干扰优化的拓扑控制综述

拓扑控制是降低传感器网络能耗、为MAC及路由等上层协议提供支持的关键手段。对于广泛采用共享信道的传感器网络来说,并发链路的干扰严重降低了网络的传输效率、浪费了有限的网络资源。因此,降低干扰被认为是拓扑控制的最重要的目标之一。全面分析了面向链路干扰优化的传感器网络拓扑控制技术的研究进展,首先对不同的链路干扰模型进行了分析和比较,然后描述了基于不同模型的拓扑控制算法的执行流程和复杂度,分析了现有工作的特点和不足之处,同时指出了需要进一步研究的问题。     

综合覆盖调度的无线传感器网络跨层路由研究

无线传感器网络由大量微小的传感器节点构成,各节点协作完成环境现象的分布式感知。覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,反映了网络所能提供的"感知"服务质量。基于现有的集中式计算覆盖集合算法MLMC,通过改变计算覆盖集合条件,结合能量不均衡消耗的I-RDDD协议,观察了网络生存期的变化。仿真结果和分析表明,基于能量考虑和单组覆盖集合轮询的工作方式能获得更长的网络生存期。     

无线传感器网络的模糊功率控制技术

无线传感器网络节点通过撒播造成节点分布不均,分簇后导致分簇疏密不均,影响了网络性能,需要对簇头进行功率控制使网络结构更加优化.但这是一个难以确定其准确数学模型的过程,因此提出了一种采用模糊技术调整簇头功率以改变拓扑结构的方案.最后进行了仿真,实验结果证明通过分簇大小控制以后,网络的生存时间和通信量都有增加.     

拥塞敏感的无线传感器网络路由算法

如何延长无线传感器网络的生命周期是一个重要的挑战.提出了一种新的拥塞敏感的路由算法,该算法充分考虑了路由选择过程中的数据负载与邻节点的缓存、信道竞争等状态的关系,每个节点以此计算一个能反映本地拥塞状态的权值,节点选择权值最高的下游节点作为下一跳来平衡下游节点的能耗和数据负载,同时降低下游节点的拥塞可能性.模拟实验表明:...     

A simple, least-time, and energy-efficient routing protocol with one-level data aggregation for wireless sensor networks

The area of wireless sensor networks (WSN) is currently attractive in the research community area due to its applications in diverse fields such as defense security, civilian applications and medical research. Routing is a serious issue in WSN due to the use of computationally-constrained and resource-constrained micro-sensors. These constraints prohibit the deployment of traditional routing protocols designed for other ad hoc wireless networks. Any routing protocol designed for use in WSN should be reliable, energy-efficient and should increase the lifetime of the network. We propose a simple, least-time, energy-efficient routing protocol with one-level data aggregation that ensures increased life time for the network. The proposed protocol was compared with popular ad hoc and sensor network routing protocols, viz., AODV ( [35] and [12]), DSR (Johnson et al., 2001), DSDV (Perkins and Bhagwat, 1994), DD (Intanagonwiwat et al., 2000) and MCF (Ye et al., 2001). It was observed that the proposed protocol outperformed them in throughput, latency, average energy consumption and average network lifetime. The proposed protocol uses absolute time and node energy as the criteria for routing, this ensures reliability and congestion avoidance.     

一种可自维护的无线传感器网络拓扑控制算法

在温室、救灾等环境监测过程中,无线传感器网络会因频繁发生自然故障和遭受恶意攻击而引起网络可生存性问题,针对这一问题提出了一种可自维护的具有抗毁性的拓扑控制算法。仿真结果表明,该算法能够简单有效地构建并维护容错拓扑结构,在节点失效时保证网络拓扑容错抗毁,使得无线传感器网络具有可生存的能力。     

无线传感器网络的覆盖控制

覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,在国内外已经取得了一些研究成果。根据不同的性质,覆盖控制问题可以划分为不同的类型(如,静态覆盖和动态覆盖、确定性覆盖和随机性覆盖)。主要针对静态覆盖(区域覆盖、点覆盖、栅栏覆盖)问题中一些典型算法,分类进行了描述,并比较了它们之间的优缺点,最后,指出了需要进一步的研究工作。     

一种基于功率控制的无线传感器网络MAC协议

提出了一种基于功率控制的无线传感器网络MAC协议,根据节点接收阈值,计算出节点发送最优功率,在根本上减小发送功率从而节省节点能量。为了减少节点间的碰撞,引入了自适应调整竞争窗口和快速退避机制,减少节点空闲时间,从而进一步减少节点耗能。仿真结果显示在能量和吞吐量上都有显著提高。     

基于功率控制的无线传感器网络MAC协议研究

本文提出了一种无线传感器网络自适应功率控制MAC协议APC-SMAC。APC-SMAC协议首先通过建立基于最优邻居节点数的功率调度表,提高信道利用率,减少通信能耗,另一方面对干扰节点发送反馈帧控制其进入睡眠,从而提高了网络数据吞吐量,减少了网络延迟。实验结果表明该协议在网络吞吐量、网络时延和平均能耗上均有了较大的提高。     

无线传感器网络中的能效优化路由算法*

根据无线传感器网络节点能量消耗和网络生存周期的特点,通过建立动态规划能量优化模型,在路由总能耗满足能量阈值约束条件下,均衡消耗网络中各节点能量,在此基础上提出一种适合无线传感器网络的动态规划路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期并降低节点的平均能耗。     

On localization with robust power control for safety critical wireless sensor networks

A hybrid methodology is proposed for use in low power, safety critical wireless sensor network applications, where quality-of-service orientated transceiver output power control is required to operate in parallel with radio frequency-based localization. The practical implementation is framed in an experimental procedure designed to track a moving agent in a realistic indoor environment. An adaptive time synchronized approach is employed to ensure the positioning technique can operate effectively in the presence of dataloss and where the transmitter output power of the mobile agent is varying due to power control. A deterministic multilateration-based positioning approach is adopted and accuracy is improved by filtering signal strength measurements overtime to account for multipath fading. The location estimate is arrived at by employing least-squares estimation. Power control is implemented at two separate levels in the network topology. First, power control is applied to the uplink between the tracking reference nodes and the centralized access point. A number of algorithms are implemented highlighting the advantage associated with using additional feedback bandwidth, where available, and also the need for effective time delay compensation. The second layer of power control is implemented on the uplink between the mobile agent and the access point and here quantifiable improvements in quality of service and energy efficiency are observed. The hybrid paradigm is extensively tested experimentally on a fully compliant 802.15.4 testbed, where mobility is considered in the problem formulation using a team of fully autonomous robots.     

基于蚁群的无线传感器网络路由算法

针对无线传感器节点能量、通信能力及计算能力有限等特点,将蚁群算法应用于无线传感器网络,提出一种改进的蚁群路由算法,考虑了节点的能量、距离、通信半径和传输方向等参数.实验结果表明:该算法有效地减少了网络能量消耗、节点死亡数、路由跳数和数据传输的路径长度,延长了无线传感器网络的寿命,实现无线传感器网络在通信过程中快速、节能的路由。     

传输受限的大规模无线传感器网络路由算法

针对大规模无线传感器网络在其传输受限的应用环境下,提出一种基于精细化梯度层次场的有效路由算法（FGLRA）。该算法通过邻居节点集中低层次节点数来刻画节点在层次内的边界位置,实现精细化梯度层次场要求。在此基础上,描述了路由算法的总体框架,并对边界位置值确定、下一跳节点集选择、路由转发机制及数据回传4个关键部分进行了详细分析设计。最后,通过不同规模环境下的仿真模拟,并与融合树、位置辅助等路由算法进行了相关比较。结果表明,该路由算法能有效降低网络能耗、均匀网络负载、延长网络生命周期。     

无线传感器网络自适应性拓扑控制的研究

自适应拓扑控制方法用到多跳两层无线传感器网络(WSNs),在每个簇中用两类传感器,有效且低开销的传感器节点N感知环境现象信息,并传输它们的信息到汇聚节点S,所有Ss协同工作去除随机信息并传输数据到基站BS。因为覆盖范围依赖于它的汇聚节点的工作情况,而汇聚节点的能耗在网络的生命期中是关键性因素。这个方法主要是从节点路由能量匹配角度出发,设计可控制数据流路由路径,用于尽可能有效地保持网络能量,并不是仅仅考虑路径的最优选择,而是考虑能效的最优方式选择路由,从而增加整个网络的生命期。     

基于概率的三维无线传感器网络K-覆盖控制方法

针对无线传感器网络在三维空间监测中存在的固有的不确定性与系统应具有较强的容错能力、鲁棒性之间的矛盾,提出了一种基于概率的三维无线传感器网络K-覆盖控制方法.对三维待监测区域以网格建模,用迭代的贪婪启发式方法确定传感器节点在网格中的位置,每一步迭代完成一个节点的放置,直到节点总数达到预设的上界或每个网格点以概率T达到K-覆盖为止.仿真结果表明,相对于传统的随机和均匀配置方法,本方法能使用较少的节点满足相同的覆盖度和监测精度的要求,或使用相同的节点达到更高的覆盖度.并对整个待监测区域中有优先覆盖要求(覆盖度优先和监测精度优先)的局部区域的情况进行了分析.     

无线多媒体传感器网络QoS路由算法研究

由于廉价的CMOS摄像头、麦克风的出现,以及对含有丰富信息的图像,视频和音频信息需求导致了无线多媒体传感器网络-(WMSN)的出现.WMSN具有资源有限、可变的信道容量、数据高度冗余等特点,使得WMSN的QoS路由具有极大的挑战性.提出了一种基于Mesh结构的WMSN,并在该结构体系下,提出了一种基于蚁群算法的QoS路由算法.实验研究表明,蚁群算法具有不依赖全局信息的优点,具有应用于WMSN的前景.实验同时表明,决定蚁群算法收敛速度以及会影响传感器网络性能的一些关键参数较难确定,需要进一步研究.     

一种基于网格的无线传感器网络路由协议研究

针对大规模高密度的无线传感器网络(WSNs)实时监测和突发事件处理的应用背景,提出了一种新的基于网格的WSNs路由协议,即GBRP协议。重点对网格建立、网格节点休眠机制和网格间路由过程进行了优化设计。仿真分析了网格边长对于协议性能的影响,并通过与LEACH协议的比较分析,表明了GBRP协议是一种高能效的路由协议。     

Robust power control method for wireless sensor networks with static output feedback

This paper proposed distributed strategies for the joint control of power and data rates in a wireless sensor network. By adapting a linear state-space model to describe the network dynamics, the power controller with static output feedback is designed in the case that the transmission signal are not always available and the estimation of the unmeasured states constitutes a crucial task in the network. The existence of the power controller is formulated as the feasibility of the convex optimization problem, which can be solved via a linear matrix inequality (LMI) approach. The proposed algorithm also caters to the uncertainties in the network dynamics. Numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed methods.