一个能量收集无线传感器网络路由协议

针对周期性数据收集无线传感器网络应用,提出一个能量收集无线传感网络路由协议EHRP,以高效的能量估计和链路评估为基础,通过基于收集能量优先的选路实现多跳报文转发,构建起能量均衡消耗的多跳传感器网络.仿真结果表明在具有能量收集能力的传感器网络中,EHRP能够充分利用节点的能量收集能力,实现网络能量均衡,延长网络的生命周期,同时提高了数据传输的可靠性.     

基于能量的无线传感器网络MAC协议研究

无线传感器网络采用能量有限的电池供电,能量决定了传感器网络的生命期,传感器节点的能耗主要集中在介质访问控制层协议(MAC)上.如何降低传感器网络MAC层协议的能耗,成了解决能量问题的关键.文章从减少数据流量,增加射频模块休眠时间和冲突避免3个方面,深入剖析了当前经典的MAC协议,通过分析得出,在节省能耗上,应该综合考虑各种MAC协议的运用.     

基于能量感知的双簇头数据收集协议

针对无线传感器网络的簇结构中簇头节点消耗能量过快而容易成为死亡节点的问题,提出了一种能量感知的双簇头数据收集协议EADC,通过在簇内增加一个副簇头来负责主簇头节点的数据转发功能,分担了主簇头的能量消耗,使主簇头成为死亡节点的概率降低,从而有效延长了网络寿命。实验分析结果表明,与EADEEG算法相比,EADC能够将死亡节点出现的时间有效延长30轮,使网络使用寿命明显延长。     

基于网格分簇的WSN能量感知路由协议

针对现有无线传感器网络中各节点能量消耗不均的缺陷,提出基于网格的二层分簇方案设计能量感知路由协议,在分簇过程中,利用节点位置信息确定簇的大小,通过簇头节点来实现均匀的网络划分。经过理论分析和仿真实验,对该协议的性能进行验证,并与LEACH协议进行比较。结果表明,该协议能够使网络中各节点较均衡地消耗能量,从而延长整个网络的生命周期。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

基于非线性能量收集的多用户MIMO认知无线供电通讯网络

能量收集网络能够延长能量受限型网络的生命周期,然而目前的研究大多针对单一天线的网络系统,同时线性的能量收集模型无法准确刻画系统能量收集过程.为此,针对能量收集多用户多输入多输出认知无线供电通讯网络系统,基于非线性能量收集模型分别建立overlay和underlay场景下的系统吞吐量优化模型;由于系统模型的参数耦合和非线性约束特性导致问题为联合凹的,利用等效代换将系统模型转化为等效凸问题,使用拉格朗日对偶方法求解;继而分别给出能量与信息协方差矩阵最优解形式及最优时间分配系数的求解方法,并使用数学方法证明其最优性.最后,基于实际的风电能量收集数据,验证算法的有效性及性能.仿真结果表明,与平均功率分配算法相比,最优求解算法能够实现更好的平均系统吞吐量,同时所述算法均在有限次迭代后达到稳定收敛.     

无线传感网中面向能量收集的数据重传协议

能量收集可以为下一代无线传感器网络提供能源,是目前无线传感器网络的研究热点。然而由于能量收集设备无法提供稳定的电源,导致基于能量收集的传感器节点不能与其他节点保持通信。节点无法知道相邻节点是否有充足的能量以接收它所传递的数据包。在数据报中继传输过程中,每进行一次中继传输,便会增加数据包的丢失概率。针对该问题,根据接收节点计算而得的接收概率和活跃间隔,确定传输一个报文所需次数,提出两种基于能量收集的无线传感器网络数据采集协议:基于概率的重传协议和基于冲突避免的重传协议。仿真实验结果表明,相比于已有的数据采集协议而言,该方案的数据送达率更高,延时更低。     

基于分布式压缩感知的能量收集WSNs

针对无线传感器网络（WSNs）通信功耗和带宽要求高,引起节点寿命短的缺陷,利用WSNs节点感知数据的空间相关性和联合稀疏模型,结合分布式压缩感知（DCS）算法,提出了从能源收集的角度来分析对WSNs数据的压缩重构。通过理论和实验仿真表明：基于DCS的WSNs,在能源平衡方面具有很大的优势,在保证重构信号精确度的前提下大大提高了能源的有效利用率。     

WSN中状态轮换分组的数据收集MAC协议

为了减少数据传递延迟,增加网络吞吐量和减少网络负载,提出一种状态轮换分组的MDD-MAC(multi-divided deliver MAC)协议.将数据的发送和接收分开进行以减少碰撞和串音,并结合网络拓扑信息,实现节点分组状态轮换,降低网络延迟,减少耗能.OMNet++仿真结果表明：分组数为4的MDD-MAC在十字型网络中的端到端延迟和最大消息负载量分别比DW-MAC少67.59%和89.16%,比TMAC少72.49%和89.80%.在网格网络和随机网络中MDD-MAC的性能也优于DW-MAC和TMAC.     

微弱能量收集电路技术的研究现状与发展趋势

随着物联网的发展和无线传感器网络的广泛使用,以电池为主的供能方式弊端日渐显露,微弱能量收集因其诸多优点而得到了极大重视.介绍了目前微弱能量收集电路技术研究的现状,对目前的微弱能量收集电路技术进行了分析,阐述了多种微弱能量的收集,介绍了目前高效率的微弱能量收集电路的设计模式.结合目前微弱能量收集电路的优缺点,展望了能量收集电路技术未来的研究趋势和方向.     

Comparison of energy harvesting systems for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) offer an attractive solution to many environmental, security, and process monitoring problems. However, one barrier to their fuller adoption is the need to supply electrical power over extended periods of time without the need for dedicated wiring. Energy harvesting provides a potential solution to this problem in many applications. This paper reviews the characteristics and energy requirements of typical sensor network nodes, assesses a range of potential ambient energy sources, and outlines the characteristics of a wide range of energy conversion devices. It then proposes a method to compare these diverse sources and conversion mechanisms in terms of their normalised power density.     

无线传感器网络低能耗协作频谱感知方法

针对无线传感器网络能量受限问题,以双门限能量检测为基础,以最小化系统感知能耗为目标,提出了一种适合无线传感器网络的休眠与审核相结合的频谱感知方法。在获得目标检测性能条件下,该方法让部分传感器负责频谱感知工作,其他处于休眠状态,只让有准确感知结果的传感器发送1 bit感知结果到融合中心。理论分析和仿真结果表明,与传统的能量检测方法相比,该方法既有效减少了系统的感知能耗,又节约了带宽。     

基于预约调度的无线传感器网络的MAC协议

提出了一种基于预约调度的用于无线传感器网络的MAC协议--SSMAC.该协议采用分布式竞争接入和预约调度发送,提供高能量效率的信道接入和支持QoS业务的传输,较好地解决了隐藏终端和暴露终端问题.仿真结果表明SSMAC协议在保持节能的同时,在降低媒体接入时延、提高报文投递成功率和提供QoS保障上较TRAMA协议性能有很大的提高.     

WSNs中路由与能量收集速率的联合优化

针对带有能量收集装置的无线传感器网络(WSNs),提出了一种路由与能量收集速率联合优化的算法。通过规划节点能量收集装置的规格和网络路由,使WSNs在满足预算约束下达到最大的数据采集速率。算法将问题建模为一个组合优化问题,并通过凸松弛和变量离散化算法,得到一组次优结果,避免了高复杂度的穷举遍历。仿真结果表明:在不同的网络规模下,该算法性能均优于对比算法。     

一种低延时的无线传感器网络MAC协议

针对典型无线传感器网络X-MAC协议在多跳环境下累积延迟问题,提出一种具有低时延的Ex-MAC协议。利用管理邻居节点工作周期和虚通道算法,使得虚通道中的所有节点近似于同步,从而减少数据传输延迟,而且不需要交换同步控制帧。仿真结果与X-MAC协议相比,减少了端到端的延迟和数据包冲突的几率,提高了网络的吞吐量。     

基于振动能量收集的传感器自供能技术研究

复合式能量收集技术是一种基于压电和电磁的传感器自供电技术.对复合式能量收集系统进行分析,给出系统的数学模型,讨论系统共振频率与系统结构参数的关系;设计了一种压电和电磁复合式能量收集装置,并进行实验验证.结果表明:给出的数学模型基本反映了系统的输出特性,在共振频率为18 Hz时,与单一型电磁技术实验在共振频率处得到的3.2 mW负载功率相比,复合式能量收集技术获得的最大负载功率3.8mW,增加了19％.     

无线传感器网络自适应MAC协议

提出了一种根据无线传感网络流量自动调节节点睡眠-活动时间比例的MAC协议-ATMAC,在无线传感器网络TMAC协议的基础上,以低能耗、低延迟为目标,主要采用自适应、多级别的占空比及自适应竞争窗口,数据优先级队列使节点在流量较小时能更多地处于睡眠状态以节省能量,而在流量较大时,传输所涉及的节点可相对长时间地进入活动状态,且大流量和小流量节点所采取的占空比可以不同,从而节省低流量节点用于空闲侦听的能耗,降低数据传输的延迟,增大网络的吞吐量。仿真结果显示新协议在能量消耗、数据延迟等方面要超过TMAC。     

无线传感网络低占空比MAC协议性能研究

恰当的通信协议对降低无线通信能耗,延长网络寿命具有重要的意义。低占空比MAC协议通过节点的休眠机制,大大降低了通信模块的空闲监听能耗。以S-MAC协议为例,研究了树型拓扑下低占空比协议的能耗性能、时延性能以及吞吐量,分析了各性能之间的关系以及休眠机制对性能的影响,并通过研究指出了协议的改进方向。