无线传感器网络节点实时流量负载的时隙调度算法

目前无线传感器网络基于TDMA的MAC协议基本考虑节点处于连续工作而忽略事件驱动状态,没有考虑到复杂多变的网络环境,造成节点能量过度的浪费.提出了一种根据节点实时流量负载的时隙调度算法(TART),TART算法基于簇结构, 采用分布式与集中式相结合的方式,成员节点实时向簇首发送自己数据流量信息,由簇头动态调节簇内节点时隙更新频率和顺序,降低时隙划分的能量和时间代价,减少节点的空闲侦听时间.仿真表明,算法有效地提高了网络能量有效性,延长了网络生存周期,降低数据包的延时.     

传感器网络中一种实时的自适应时隙调度算法

无线传感器网络节点数目众多,MAC协议为节点分配工作时隙面临能量利用不高、节点延时较长等方面的难题。目前基于时隙调度的MAC协议一般采用等长的时隙大小,不能适应数据流量变化大的网络且忽略与网络层的融合,没有利用路由层信息来减低时隙分配算法性能代价。提出一种基于路由转发树的时隙调度算法（ATSA）,网络采用簇结构,在簇内构造一棵路由转发树,根据路由转发树形成的路径信息对节点实时获取节点每轮需要发送的数据量大小,根据节点的数据量大小来分配节点每轮需要的时隙,然后由簇头据此动态地为成员节点分配时隙,降低时隙划分的能量和时间代价,减少空闲侦听时间,避免串音。仿真表明,该算法有效地提高了网络能量利用效率,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。     

基于簇的无线传感网络流量负载的时隙调度协议*

针对大规模的无线传感器网络MAC协议在能量有效、低延时等方面的不足,提出一种基于簇的自适应时隙调度协议（ATSP）。整个网络由一些较小单位的簇组成,在每个簇内构造一棵数据聚集树,根据数据聚集树对节点每轮需要发送的数据流量进行加权,决定该节点的时隙大小;然后由簇头动态调节簇内节点时隙更新频率和顺序,可以降低时隙划分的能量和时间代价,减少节点的空闲侦听时间,避免串音。仿真表明,该协议有效地提高了网络能量有效性,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。     

基于簇的无线传感器网络实时负载的研究

针对传感器网络处于不同的负载环境下,动态地分析每轮需要的时隙大小,针对节点处于非连续的单跳同构网络,节点数据量变化较大,提出一种基于簇的传感器网络流量负载时隙调度算法（CTRSA）。算法采用簇结构,每轮时序周期内,簇首节点实时地采集成员节点数据量的信息,据此决定成员节点的时隙。实验分析和仿真表明其能够显著提高WSN的能量有效性,延长网络的寿命。     

基于分簇的无线传感器网络MAC节能算法

为减少节点能耗和提高信道利用率,提出一种基于分簇结构的无线传感器网络MAC节能算法(EEC-MAC)。在TDMA机制的基础上,采用时隙系数动态调整簇内节点的时隙大小,降低数据的传输时延。对于部分不需要数据传输的节点不分配时隙,使其拥有较长的睡眠时间来节约能量。簇内节点按其剩余能量系数形成时隙分配顺序,减少状态转换的能耗。簇间节点采用基于CSMA/CA机制的随机分配策略实现通信。仿真结果表明,EEC-MAC节能效果较好,具有较小的平均通信时延和较长的网络生命周期。     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

一种节能的无线传感器网络路由协议的设计与实现

在无线传感器网络的路由协议中,基于簇的路由协议在拓扑管理、能量利用、数据融合等方面具有优势。本文针对目前已有协议能量消耗大、网络寿命短等问题,提出了一种能量感知的基于分布式簇算法的无线传感器网络协议EA-HEED。此协议改进了分布式的簇头选举算法,分配时分复用时隙并在簇头节点建立一棵路由树,从而提高簇头选举效率;设计了休眠冗余节点的簇内活动节点调度算法,减少能耗;采用考虑节点能量和节点与基站距离的簇头节点组织路由树方法、最小化网络开销以及能量负载平衡方法,优化路由协议,有效延长网络寿命。仿真结果表明,与LEACH和HEED协议相比,EAHEED协议可以进一步延长网络寿命。     

基于能量优化的无线传感器网络动态分簇目标跟踪

针对无线传感器网络动态分簇目标跟踪中的数据碰撞与簇首选择过程导致能耗过高问题,提出一种基于能量优化的无线传感器网络动态分簇方法。首先,构建时分竞选传输模型,主动避免动态簇内数据碰撞,降低节点能耗;然后,基于能量信息与跟踪质量,提出能量均衡的最远节点调度策略,优化簇头节点调度;最后,根据加权质心定位算法,完成目标跟踪任务。实验结果表明：在节点随机部署的环境下,所提方法对于非线性运动目标的平均跟踪精度为0.65 m,与多目标跟踪动态簇员选择方法（DCMS）相当,比分布式事件定位动态分簇目标跟踪算法（DELTA）提高了45.8%;能量消耗方面,与DCMS和DELTA相比,所提方法的动态跟踪簇能量消耗有效降低了61.1%,延长了网络寿命。     

最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法

针对无线传感器网络的节点能量有限,且在进行信息传输时存在数据冲突、传输延时等问题,提出基于最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法。该算法将整个网络中的节点分成多个簇,并根据节点的传输范围,将每个簇中的节点均匀分布,每个节点根据自己的本地信息和剩余能量选择通信方式向簇头节点传输数据,从而形成传输数据的最短路径;并根据集中式TDMA调度模型,运用基于微粒群的Pareto优化方法,使得网络在完成规定的信息传输时每个节点耗费的平均时隙和平均能耗最低。仿真结果表明,上述算法不但可以最大化网络的生存周期,还可以有效地降低数据融合时间,减少网络延时。     

基于时延的无线传感器网络分时分簇算法

文中提出一种新的基于时延的无线传感器网络分时分簇算法(TDCA);算法受簇内时分复用调度机制的启发,采用一种类似的分时机制产生簇头;该分时机制能让局部残余能量最大的节点在相同或不同的时隙内成为簇头,并使簇头分布均匀;簇头采用多跳路由的方式与基站进行通信,通过比较等效通信距离,选择最节约能量的下一跳路由.算法有效解决了无线传感器网络中存在的“热区”问题,均衡了节点能耗;以某200 m×200 m方形区域内布置400个节点的小型WSN为例进行仿真试验,结果表明,TDCA算法能够显著延长网络寿命(分别比LEACH和EEUC算法延长了344％和28％).     

一种动态能量感知的节点休眠调度算法

为减小低占空比无线传感器网络（LDC-WSN）中端到端的休眠延迟和均衡能量负载,提出了一种动态能量感知的节点休眠调度算法（DESS）,该算法通过感知节点剩余能量的动态变化,自适应地增加苏醒时隙的次数,用以平衡网络中节点的能量消耗。仿真结果表明,与同类算法的LES和TOSS相比,DESS在休眠延迟以及能源消耗等方面带来明显的性能提升,有效地延长网络的生命周期。     

基于TDMA的空中自组网MAC层资源调度算法研究

空中移动无线自组织网络是一种拓扑结构快速变化,有自组织性的多跳无中心网络;针对传统时隙分配算法资源利用率低、吞吐量不足、通信距离近等问题,采用引入分配系数的混合时隙分配模式,通过节点业务优先级和流量预测相结合,设计了一种基于TDMA定向分布式资源动态调度算法（M-TDMA）;对比分析了节点数量、传输速率、分配系数以及不同拓扑等多个维度对算法传输时延、吞吐量以及丢包率的影响;最后通过仿真实验对资源调度算法进行验证;仿真结果表明,在20个网络节点时,网络的最大传输时延小于600 ms,网络吞吐量可以达到4.5 Mbps以上, M-TDMA算法通过高效的资源调度,有效降低了网络传输时延并提高了网络吞吐量;     

A gradual neural-network algorithm for jointly time-slot/code assignment problems in packet radio networks

A gradual neural network (GNN) algorithm is presented for the jointly time-slot/code assignment problem (JTCAP) in a packet radio network in this paper. The goal of this newly defined problem is to find a simultaneous assignment of a time-slot and a code to each communication link, whereas time-slots and codes have been independently assigned in existing algorithms. A time/code division multiple access protocol is adopted for conflict-free communications, where packets are transmitted in repetition of fixed-length time-slots with specific codes. GNN seeks the time-slot/code assignment with the minimum number of time-slots subject to two constraints: (1) the number of codes must not exceed its upper limit and (2) any couple of links within conflict distance must not be assigned to the same time-slot/code pair. The restricted problem for only one code is known to be NP-complete. The performance of GNN is verified through solving 3000 instances with 100-500 nodes and 100-1000 links. The comparison with the lower bound and a greedy algorithm shows the superiority of GNN in terms of the solution quality with the comparable computation time.     

认知车载网中基于TDMA/CSMA的混合多信道MAC协议研究

在传统车载自组网(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)中采用认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术可以解决无线电频谱资源短缺的问题,该技术形成了新兴的认知车载网络(CR-VANET),其关键技术之一是设计高效可靠的介质访问控制(Medium Access Control, MAC)协议。MAC协议在很大程度上影响着车载移动环境的吞吐量,丢包率和传输时延等性能,基于认知车载网中MAC协议的要求,提出了一种TDMA与CSMA相结合的多信道MAC协议(CRTC-MAC)。在固定时隙分配时采用基于无竞争的TDMA访问策略,在动态时隙分配时采用基于竞争的CSMA接入方案,并在此基础之上对传统的TDMA和CSMA访问方式进行了改进。性能分析和仿真结果表明,所提出的MAC协议能有效降低节点间数据包传输时所产生的碰撞,改善网络性能。     

SA-MAC: Self-Stabilizing Adaptive MAC Protocol for Wireless Sensor Networks

A common method of prolonging the lifetime of wireless sensor networks is to use low power duty cycling protocol. Existing protocols consist of two categories: sender-initiated and receiver-initiated. In this paper, we present SAMAC, a self-stabilizing adaptive MAC protocol for wireless sensor networks. SA-MAC dynamically adjusts the transmission time-slot, waking up time-slot, and packet detection pattern according to current network working condition, such as packet length and wake-up patterns of neighboring nodes. In the long run, every sensor node will find its own transmission phase so that the network will enter a stable stage when the network load and qualities are static. We conduct extensive experiments to evaluate the energy consumption, packet reception rate of SA-MAC in real sensor networking systems. Our results indicate that SA-MAC outperforms other existing protocols.     

基于可变长时隙机制的水下传感器网络MAC协议

通过研究水声通信的特点,分析水下物体的运动特性,提出了一种基于可变长时隙机制的水下传感器网络MAC协议。新协议中,传感器节点会周期性获取邻居节点的位置信息,并根据节点间相互距离的变化自适应地调整信道预约时隙长度,当节点由于运动引起网络区域收缩,节点之间距离变小时,预约时隙长度变小,反之,时隙长度增大。可变长时隙机制,提高了信道时隙资源的利用率。仿真结果表明,动态环境下新协议相对现有的协议在有效网络吞吐量性能上提升15%左右。