面向无线传感器网络能耗优化研究

针对无线传感器网络可靠性、实时性和性能等方面的要求,提出了一种核函数估计和KD树编码技术数据传输方法。为有效提高网络性能,将核函数技术与数据编码机制结合在一起,利用核函数估计采集的数据模型,协调不同节点之间的通讯,以达到降低网络的能量消耗和带宽占用的目标。在仿真实验中,采用以上机制的无线传感器网络能够有效地减少网络的能量消耗,延长网络的生存期,并能够通过传输模型的参数来减少网络的数据流量。     

一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议

针对无线传感器网络最小跳数路由协议数据包多路径冗余传输,能量消耗不均衡等问题,提出了一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议。该协议通过引入侦听机制在网络中建立传输路径,同时采用一种新的能量均衡策略解决关键节点能耗过快的问题,以有效延长网络寿命。通过自主研发的无线传感器网络仿真平台进行仿真,比较最小跳数路由协议和改进协议的性能。实验结果表明:改进协议能够很好的均衡网络能量消耗,提高网络能量有效性,延长了网络寿命。     

一种低功耗自组织传感器网络协议

分析了无线传感器网络工作过程中的能量消耗问题,提出了一种低功耗网络协议。通过采用通信只在相邻节点间逐跳进行、用本地路由来缩短各节点到簇首领的传输路径、在中间节点进行数据融合以减少传输数据量以及簇内所有节点轮流充当首领传送采集数据给基站以平衡能量消耗等方法来降低节点工作时的能量消耗。实验结果显示,协议可有效延长节点和网络的工作寿命。     

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。     

一种用于无线传感器网络的改进SPIN路由协议

由于无线传感器网络（WSN）节点的能量有限,因此尽量减少各节点的能量消耗,延长整个网络的生命周期,是无线传感器网络路由协议设计中考虑的主要问题。文章提出了一种改进的SPIN路由协议,取名为SPIN-Z,与现有的SPIN协议比较,其主要特点是通过减少整个网络冗余数据的传输来减少能量消耗。在NS2环境下进行仿真,结果表明SPIN-Z协议比SPIN协议更加节省能量。     

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。     

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。     

蚁群算法在传感器网络数据融合中的应用

研究无线传感器网络数据融合优化问题,采集数据过程节点间存在大量的冗余数据,需对数据进行融合,提高数据传输效率。为了更好地消除冗余数据,提出一种采用蚁群算法的传感器网络数据融合方法。通过建立传感器数据的传输初始路由,再用蚁群算法找到最佳数据路由,即数据传输最优传感器节点序列,从而实现数据融合。仿真结果表明,蚁群算法能够有效消除冗余数据,减少网络中数据传输量,降低传感器节点能量消耗,延长整个网络的寿命。     

大规模无线传感器网络仿真节点随机部署分析

无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点.大规模节点部署的无线传感器网络给实际应用和科研工作带来困扰,甚至无法完成.文章基于OPNET平台,在仿真无线传感器节点和应用层进程模型的基础上,采取接收信号强度指示测距定位技术控制节点传输距离,在一个相对较小的空间区域部署大量节点.仿真模型运行后,分析了网络应用层若干性能,包括网络传输半径、传输半径与能量消耗关系、网络延时和吞吐量,验证了网络拓扑结构的收敛性和合理性.根据多路衰减模型,综合考虑数据分组传输距离与能量消耗之间的平衡,计算出节点传输半径与最大传输半径及最小传输半径的数值关系.     

认知无线传感器网络中基于稳定性的能效路由协议

在认知传感器节点构建无线传感器网络的过程中,为了降低节点的能量消耗和提高数据的传输能力,提出一种基于稳定性的能效路由协议。该协议引入了稳定性因子,通过采用授权用户占用信道模型建模,并不断调整稳定性因子来研究路径选择与系统能量消耗的关系,找出一种受主用户影响最小的合理路径选择方案,减少链路失效的次数,提高数据传输能力,且保证较小的能量消耗,从而有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。模拟的结果与理论分析结果一致,且表明所提出的协议在能量消耗和数据传输能力方面都具有更好的表现。     

基于能耗量化传导的WSN路由探测算法

为了降低无线传感器网络(WSN)路由节点的能量损耗,提高网络的寿命周期,需要进行路由节点的优化分布设计。传统方法采用CSMA/CA有限竞争的信道分配模型进行WSN的路由探测算法设计,实现能量均衡,在节点规模较大和干扰较强时,节能的能耗开销较大。提出一种基于能耗量化传导的WSN路由探测算法,首先建立WSN的分簇能耗调度模型,以能量控制开销、丢包率、传输时延等为约束参量指标进行路由探测的控制目标函数的构建,然后采用路由冲突协调机制进行能耗量化分配,结合WSN传输信道的能量传导均衡模型实现WSN路由的优化探测和WSN节点的优化部署。仿真结果表明,采用该方法进行WSN路由探测设计时网络的能效较高,传输时延和误码率等参量指标的表现优于传统方法。     

基于OPNET的无线传感器网络节点跨层设计

无线传感器网络是一类由大量位置相对固定的节点所组成的无线通信网络,其节点能量、计算和通信能力都非常有限,因此,传统网络的层次设计和网络协议都难以应用到无线传感器网络中。为解决这些问题,该文在传统网络层次设计思想的基础上,提出了适用于无线传感器网络节点的跨层网络模型,基于OPNET网络仿真工具实现了节点的跨层网络模型设计,在此基础上实现了无线传感器网络中路由选择和数据汇聚等典型应用的仿真。结果表明,新的跨层网络模型能够很好地描述节点各个层次的功能,便于网络协议的综合设计和集中优化。     

无线传感网中一种智能数据融合算法的实现及仿真分析

在无线传感网中,传感器节点一般都由自身装配的电池供电,难以进行电量补充,因此节约电量对于无线传感网来说至关重要.为了提高无线传感网能量使用效率,延长网络生存时间,提出了一种结合遗传算法和粒子群算法优化BP神经网络的智能数据融合算法 GAPSOBP(BP Neural Network Data Fusion algorithm optimized by Genetic algorithm and Particle swarm).GAPSOBP算法将无线传感网的节点类比为BP神经网络中的神经元,通过神经网络提取无线传感网采集的感知数据并结合分簇路由对收集的传感数据进行融合处理,从而大幅减少发往汇聚节点的网络数据量.仿真结果表明,与经典LEACH算法和PSOBP算法相比,GAPSOBP算法能有效减少网络通信量,节约节点能量,显著延长网络生存时间.     

数据集成技术在树型WSN中的应用与研究

针对无线传感器网络中节点能量有限这一特点,如何提高能量利用率、延长网络寿命是每个WSN研究者所必须面临的问题,同样也是WSN发展过程中必须被解决的难题。为此,本文将一种数据集成算法引入无线传感器网络,通过去除节点间的冗余信息来降低网络中的数据流量,从而降低网络能耗,达到提高网络能量利用率和延长网络寿命的目的。文章以树型无线传感器网络为例,分别对采用数据集成算法前后的网络能量消耗进行分析研究,并给出了相应的能量消耗模型。随后又通过计算机仿真和实验数据监测的方法,验证了此数据集成算法在降低树型WSN能耗中是有效的,而且具有一定的实用价值。     

一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法

无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）中通常节点能量受限,节点间能耗不均衡会导致网络生命周期缩短.针对该问题,综合考虑节点的能量效率和能耗均衡,通过引入阿特金森指数设计了一种改进优化的综合效用函数;基于此,建立了一种能耗均衡的拓扑博弈模型,并证明了该拓扑博弈模型是序数势博弈且存在帕累托最优;提出了一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法（DTCG）.通过仿真实验及对比分析表明,相较于其它基于博弈理论的拓扑控制算法,DTCG算法能在保证网络连通性和鲁棒性的前提下,降低节点发射功率,拥有更好的能量均衡性和能量效率,可以有效延长网络生命周期.     

Energy-efficient multipath routing in wireless sensor network considering wireless interference

Due to the energy and resource constraints of a wireless sensor node in a wireless sensor network (WSN), design of energy-efficient multipath routing protocols is a crucial concern for WSN applications. To provide high-quality monitoring information, many WSN applications require high-rate data transmission. Multipath routing protocols are often used to increase the network transmission rate and throughput. Although large-scale WSN can be supported by high bandwidth backbone network, the WSN remains the bottleneck due to resource constraints of wireless sensors and the effects of wireless interference. In this paper, we propose a multipath energy-efficient routing protocol for WSN that considers wireless interference. In the proposed routing protocol, nodes in the interference zone of the discovered path are marked and not allowed to take part in the subsequent routing process. In this way, the quality of wireless communication is improved because the effects of wireless interference can be reduced as much as possible. The network load is distributed on multiple paths instead of concentrating on only one path, and node energy cost is more balanced for the entire wireless network. The routing protocol is simulated in NS2 software. Simulation result shows that the proposed routing protocol achieves lower energy cost and longer network lifetime than that in the literature.     

TLTS:大规模无线传感器网络下基于簇的两级TDMA调度协议

媒质接入控制子层是节点能量消耗的主要所在,因此无线传感器网络设计的基于TDMA的MAC协议具有固有的节能特性,但是其可扩展性较差.基于簇的TDMA协议则可有效提高系统的可扩展性,但同时带来了簇间传输干扰问题.针对此问题提出了一种基于簇的两级TDMA调度协议--TLTS协议.通过两级TDMA调度,避免了簇间传输干扰,提高了能量有效利用率.实验结果显示,当节点密度较高时,TLTS协议更适合用于大规模部署的无线传感器网络中.     

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.     

WSN-UAV基于FPGA的异步带优先级数据转发轮询控制系统

在林、农作物监测作业中,可通过散布无线传感器节点形成的自组织WSN收集作物环境信息。将UAV应用于分簇式WSN作为移动的数据收集节点sink时,UAV不仅需要转发各簇首节点的信息,还需转发自带传感器检测到的重要信息。为了保证UAV传感器检测信息及时转发,并进一步降低簇首节点能耗,延长WSN网络寿命,提出异步带优先级的数据转发轮询控制系统方案,应用马尔可夫链和概率母函数进行建模以分析系统性能。用自带异步读写FIFO功能的FPGA作为主控器件,基于FPGA设计该轮询系统硬件电路结构,验证了该轮询控制系统的可行性和高效性。实验结果表明,该方案能保证UAV及时转发重要数据,缩短服务延迟,提高WSN能耗效率,优化系统性能。     

EasiCC:一种保证带宽公平性的传感器网络拥塞控制机制

实用的传感器网络拥塞控制方案不仅需要满足多项网络性能指标,而且必须控制开销很小,提出了一种满足上述要求的拥塞控制机制EasiCC(EasiNet congestion control mechanism).在EasiCC中,数据流源节点将数据报文按比例划分到各优先等级中,各网络节点根据网络拥塞程度动态地、同步地调整报文过滤标准,结合报文过滤标准和报文优先级来调节网络流量,保证了无线信道带宽分配上的公平性;将网络准入控制和队列丢包手段相结合来调整网络流量,保证了网络综合性能指标.EasiCC控制开销很少,已在实际传感器网络平台中实现.模拟验证和实验测试结果显示,EasiCC能够公平地为各数据流分配发报速度和网络带宽,并且在报文传输成功率、传输延迟等性能指标上均有良好的表现.