WSN中基于时空特性的网络能量空洞研究

能量空洞（Energy Hole,EH）现象给传感器网络带来了很大的损害,确定能量空洞的时间与空间演化规律对于无线传感器网络的研究起着重要的支撑作用。采用微分的方法从理论上分析得到了多跳无线传感器网络节点承担的数据量。给出了计算传感器网络能量空洞时间与空间的演化过程的算法。算法第一次较为准确地从时间上给出第一个节点死亡（First Node Died,FND）到全部节点死亡（All Node Died,AND）的演化过程,以及能量空洞在空间上发生,发展的全过程。采用Omnet++平台进行了大量的模拟实验,结果证明了该算法的正确性,从而可为传感器网络的部署、优化、能量空洞避免提供很好的指导作用。     

无线传感器网络中基于可调发射功率的能量空洞避免

无线传感器数据收集网络的多对一收集特征容易导致网络局部区域的能量消耗较高,形成能量空洞,从而导致整个网络过早死亡.文中通过分析无线传感器网络的数据分发特征,得到传感器网络的能量消耗分布情况、不同区域节点的寿命及其引起的数据传送延迟.在此基础上,在保证应用延迟需求前提下,提出了网络寿命最大化的求解算法.然后,依据数据传输率、能量消耗与延迟之间的相互影响,对可能形成能量空洞的区域选择一定比例的数据以较短的发射半径发送到能量消耗低的区域,以进一步提高网络性能.理论分析与模拟实验结果表明,该策略可延长网络寿命达17%.     

延迟容忍网络基于节点综合状态的数据转发策略研究

为更好解决延迟容忍移动无线传感器网络(delay tolerant mobile sensor network,DTMSN)中的数据收集及转发问题,提出了一种基于节点综合状态的数据转发策略NCSD(Node Comprehensive State Data Delivery Scheme).NCSD根据模糊综合决策得出各节点的转发优先级作为传输时选择下一跳的依据.为优化消息副本管理,采取动态消息队列,根据消息生存时间决定消息的丢弃原则.仿真实验表明,与现有的数据传输算法相比,NCSD有更高的数据传输成功率与更小的传输延迟,并具有相对较长的网络寿命.     

延迟容忍移动传感器网络中基于节点优先级的数据转发策略

为了更好地解决延迟容忍移动无线传感器网络(Delay Tolerant Mobile Sensor Network, DTMSN)中的数据收集问题,提出了一种基于节点优先级的数据转发策略NPD(Node Priority Data Dclivcry Schcme) 。NPD根据计算得出的各节点不同的转发优先级作为消息传输时选择下一跳的依据。为优化消息复本管理,NPI)采用动态消息队列,并根据消息的生存时间决定消息的丢弃原则。仿真实验表明,与现有的几种DTMSN数据传输算法相比,NPD有更高的数据传输成功率与更小的传输延迟,并具有相对较长的网络寿命。     

WSN中节点功率不对称对网络寿命的影响分析

针对功率不对称的无线传感器网络中网络寿命问题进行分析,通过数学分析与计算机辅助分析相结合的方法,分析得到了网络寿命与非对称情况的关系式。从节点的平均寿命的角度来看,网络的寿命会随着网络中节点的功率不对称的程度增加而减小。     

高斯白噪声信道传感网络能量有效与可靠性研究

无线传感器网络节点的优化可以提高无线传感器网络的性能。基于传感网络的能量消耗特征及数据传输的可靠性与能量消耗间的关系,提出了一种跨层优化方法。它不仅能够均衡能量消耗,延长网络寿命,而且也可保证无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)在加性高斯白噪声信道(Additive White Gaussian Noise Channels,AWGN)下节点间数据传输的可靠性。首先,从数学上严格给出节点个数N*、节点的部署位置d*和节点的传输结构P*、优化问题有解的条件。其次,针对传感器网络距离Sink近的节点耗能较高而离Sink远的节点耗能较低的这一能量消耗特征以及节点数据传输的可靠性与能量消耗成正相关的情况,采用了跨层优化策略,即对离Sink节点近的节点适当降低其可靠性要求以减少能耗从而延长网络寿命,而对于离Sink节点远有能量剩余的节点提高其可靠性以充分利用其剩余能量,从而使得数据传输的可靠性在满足要求的情况下让网络能量消耗均衡,并延长网络寿命。最后,理论分析和实验结果表明,提出的跨层优化方法可以使网络寿命延长10％～90％,使网络的可靠性提高20％,具有较好的意义。     

无线传感器网络动态节点选择优化策略

无线传感器网络的能耗和有效覆盖率是衡量其性能的两个重要指标.无线传感器网络动态节点选择优化策略通过合理配置各无线传感器节点状态,平衡网络能耗和有效覆盖率,提高网络能效性,延长网络寿命.提出一种结合了Hopfield网络与遗传算法的动态节点选择优化策略,简称为HN-GA.该策略通过遗传算法实现全局搜索,采用Hopfield网络缩小遗传算法的搜索范围,保证遗传算法中每个基因对应待选解的有效性,并针对动态节点选择优化提出一种基于无线传感器网络能耗、寿命和有效覆盖率的综合指标.仿真实验表明,HN-GA算法能有效完成无线传感器网络动态节点选择优化,并在确保网络有效覆盖率的前提下,通过动态配置各无线传感器节点状态,降低网络能耗,延长网络寿命.与遗传算法和Hopfield网络相比,HN-GA算法不仅全局搜索能力强,且收敛速度快、耗时少.     

基于CC1101的无线传感器网络设计

设计基于CC1101与GPRS的星型无线传感器网络系统,应用基于时分多址TDMA(Time Division Multiple Access)机制的洪泛时间同步协议FTSP(Flooding Time Synchronization Protocol)实现汇聚节点与传感器节点的同步。在该系统中,汇聚节点与传感器节点在TDMA帧的第一时隙采用FTSP进行时间同步,进而保障TDMA机制的实现。同时,汇聚节点通过GPRS网络接入Internet,将传感器节点的监测数据转发至监控中心。实际环境中的测试结果表明,设计的无线传感器网络能实现节点的可靠同步与数据传输。     

一种WSN分簇路由协议研究和实现

近年来,我国兴建了众多基础设施,基础设施的健康监测直接关系着人们的生命和财产安全,也关系着基础设施的正常运行,因此研究面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议至关重要.目前已经有多个成熟平面路由协议和分层路由协议,但它们都存在传感器节点能量有限、结构简单等缺陷.为了延长网络寿命、提高信息传榆的可靠性,就需要对现有的路由协议做一些改进,以适应大规模的无线传感器网络.首先分析了设计无线传感器网络路由协议时面临的挑战,分类总结了典型的无线传感器网络路由协议及其优缺点;然后在详细分析LEACH协议的基础上,对LEACH协议在簇头节点选择和簇间路由方面进行改进,提出了面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议.将分簇优化算法和簇间多跳路由算法相结合,组成面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议.实验仿真表明,该路由协议有效地均衡了网络的能耗,推迟了多数节点的死亡,延长了网络的有效寿命.     

蚁群算法在无线传感器网络中的应用研究

使用无线传感器节点有限的能量保证网络的寿命是无线传感器网络研究的重要问题,网络能量是否均衡消耗对网络寿命有着决定性的影响.为了促使网络节点能量消耗相对均衡,将蚁群优化算法应用于无线传感器网络的路径选择,提出一种蚁群优化的无线传感器网络能量均衡路由算法.利用蚁群的自组织、自适应和动态寻优能力,通过蚂蚁并行地寻找从源节点到达目的节点的最优路径,使网络最优路径和能量均衡消耗之间进行平衡,以达到网络能量的优化均衡消耗,进而延长整个网络的寿命.进行了仿真实验,实验结果表明,与经典路由定向扩散算法相比,算法能有效地均衡网络节点的能量消耗为设计提供了有效的方法.