路由深度对Sink轨迹固定传感器网络的影响

无线传感器网络中,使用移动Sink进行数据采集能够减少网络节点死亡速度,延长网络时间,是最有效均衡网络负载的方法之一。在实际应用中,移动Sink通常采用固定路径策略,同时路由深度的改变直接影响网络拓扑和路由选择结果。比较了在不同路由深度下,采用4种典型固定策略的移动Sink网络的网络能耗、网络寿命和包延时。仿真结果表明:在较小的路由深度下,外边界策略能更好地降低节点能耗,延长网络寿命;内边界策略能取得更好的覆盖和较低的时延。     

Sink节点移动的三维无线传感网数据收集算法研究

为克服三维静态无线传感网中的能量空穴问题和提高网络生存时间,考虑Sink节点移动,提出一种Sink节点移动的三维无线传感网数据收集算法(DCA-TWSN),在DCA-TWSN中,提出三维环境下的正方体网格划分方法,建立包括Sink 移动路径选择约束、数据流量约束、能耗约束、链路约束等约束条件的数据收集优化模型,采用最优化方法求解已知Sink节点移动路径的数据收集优化问题,采用修正的蚁群算法求解Sink节点的移动路径问题,获得最优方案。仿真结果表明:不管Sink节点的最大数据收集跳数和传感节点数量如何变化,DCA-TWSN都能寻找到较优的移动路径和数据传输方案,从而提高了网络生存时间和传感节点的平均数据传输率,降低了移动路径长度、平均节点能耗方差和丢包率,比RAND、GREED和EDG-3D更优。     

Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法

为提高网络最大生存时间,提出Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法(LOAMSN)。该算法分析Sink节点移动时的流量平衡约束、最大传输速率约束、节点能耗约束等约束条件,将生存时间优化问题转化成优化模型。提出Sink节点的移动方法,即Sink节点利用节点的度值构建其移动路径,按照此路径循环移动收集数据。将Sink节点的移动认为是离散运动,Sink节点移动的生存时间优化模型分解成若干个Sink节点静止的生存时间优化模型,采用牛顿法求解每个Sink节点静止的优化模型,获得网络最大生存时间和节点发送数据量的最优值。仿真结果表明:LOAMSN算法能减少Sink节点停留位置上的节点能耗,平衡网络负载和节点能耗,提高网络最大生存时间。在一定条件下,LOAMSN算法比Sink节点静止时更优。     

基于带状区域路由的无线传感器网络QoS协议

提出了一种基于带状区域路由的无线传感器网络QoS协议。根据网络传输路径的能耗模型分析,将路由的转发节点控制在以源节点与Sink节点连线的带状区域,有效降低了路径上的传输能耗。另外,在改进型QoS协议中,转发节点根据当前QoS约束动态重新建立新的带状区域宽度,使传输路径最大程度拟合源节点和Sink节点的连线,达到路径传输能耗最优。仿真实验表明,无线传感器网络QoS协议在满足网络QoS约束下,节省了网络能耗,延长了网络生存时间。     

一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法研究

为寻找传感节点均匀分布时Sink节点的最优移动路径和最大网络生存时间,提出一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法(MPOA).在MPOA算法中,将Sink节点的数据收集范围分解成多个圆环,将监测区域分解成多个网格.根据Sink节点的停留位置和多跳通信方式,采用数学公式表示每一个网格的单位节点能耗,从而获得Sink节点移动的网络生存时间优化模型.采用修正的混合粒子群算法求解该优化模型,获得网络生存时间、Sink节点的停留位置和移动路径的最优方案.仿真结果表明:MPOA算法可寻找到Sink节点的最优移动路径,从而平衡网络能耗,提高网络生存时间.在一定的条件下,MPOA算法比Circle,Rect和Rand算法更优.     

基于全局时延最小化的移动Sink数据收集算法

针对Sink节点移动所带来的时延问题,提出了一种基于最优路径的移动Sink数据收集方案OPDG（Data Gathering Based on Optimal-Path）。首先由MWHA（Minimum Weighted Heuristic Algorithm）算法得到汇聚节点RP（Rendezvous Point）的集合,然后根据这些RP节点求出移动Sink的最佳驻留点集合,最后求出经过驻留点的最短路径。Sink沿着这条路径周期性采集数据。通过NS-2中大量的仿真实验结果表明,与已有算法相比,OPDG算法能最大限度的减小时延,延长网络的生命周期。     

无线传感器网络中的节能路由算法研究

对无线传感器网络的节点能耗不均衡和传输时延的问题进行了研究,提出一种新的路由算法。该算法通过建立最小跳数和对节点剩余能量的保护,使得数据包沿着能耗最优的路径向Sink节点发送。在MATLAB环境下对该机制进行了仿真实验。实验结果表明,该算法能降低能耗,均衡和延长网络生存时间。     

一种新的支持移动Sink的多媒体传感器网络路由协议

提出了一种新的支持移动Sink的多媒体传感器网络路由协议,该协议利用锚节点作为转发节点与移动Sink进行通信,避免多媒体传感器节点与Sink直接进行远距离通信,在多媒体传感器节点中采用改进的基于地理信息的路由协议建立路由路径.仿真实验表明:该协议不仅能支持移动Sink,而且能够有效降低节点能耗,延长网络寿命,提高数据传...     

一种能耗均衡的WSNs动态数据汇聚方法

无线传感器网络一般采用分簇路由协议实现数据的汇聚,这类协议要求Sink节点的位置固定,并通过节点间多跳接力传输,将数据汇聚到Sink节点。由于网络中不同节点承担中继的负载不同,这会导致某些负载过重的节点能量提早耗尽,从而形成网络空洞。虽然某些路由协议在网络能耗均衡方面做了一定的措施,但仍无法较好的解决该问题。为此提出一种能耗均衡的动态数据汇聚方法,该方法的汇聚节点(Sink)为可移动节点,为平衡网络能耗,利用网络节点的能量为Sink节点确定若干个数据汇聚位置。并结合TSP算法规划Sink节点的最佳移动路径,通过对该算法进行大量的仿真,并与现有的一些方案进行比较,验证了该算法在各种性能指标上的有效性。     

基于Dubins曲线的无线传感网聚类移动数据采集算法

利用类车型Sink节点实现无线传感器网络的移动数据采集,可以有效延长网络生命周期。考虑类车型移动Sink节点的Kinematic约束,本文提出了一种基于聚类间Dubins平滑曲线的移动数据采集算法。整个无线传感器网络被划分为多个不重叠的聚类区间,聚类内采用最小生成树路由方法实现传感器节点的无线多跳式数据传输,Sink节点按聚类之间规划的Dubins曲线寻访数据采集点进行移动数据采集,从而兼顾移动数据采集的平滑性和节点能耗的优化性。仿真结果验证了本文算法可以在保证移动路径平滑的约束条件下提高无线传感器网络的能耗效率。     

WSN数据收集中移动sink的路径规划和蔟头节点选取问题的综合研究

针对较大规模的无线传感器网络通过多跳传输进行数据收集而引起的能量空洞问题,本文提出了一种基于移动sink的簇头节点数据收集算法（MSRDG）,该算法基于图论原理,在满足时延性的条件下,综合考虑了普通节点到簇头节点路由和移动sink遍历路经选取的问题,构建了一条通过的簇头节点尽可能多的移动轨迹。通过NS-2仿真软件对算法的性能进行评估,结果显示出该算法能减少数据的多跳传输,降低无线传感器网络节点的能量消耗,延长网络寿命。     

分簇传感器网络中时延约束下移动sink 的路径优化

在分簇传感器网络中引入移动sink, 用于协助其上层网进行数据汇聚. 为解决时延约束与节能需求间的矛盾, 提出一种基于效用优先级和反效用优先级的移动sink 路径优化选择算法. 依据最小能耗原则首先为非访问节点设计了数据迁移路径寻找方案, 随后在此基础上提出一种基于节点效用优先级的访问点集贪婪构造算法, 并基于反效用优先级为其设计了两种优化方案. 仿真实验验证了所提出算法的有效性, 保障时延要求的同时最大限度地降低了网络能耗.

     

基于最短路径树的优化生存时间路由算法

为提高无线传感网的生存时间,提出基于最短路径树的优化生存时间路由算法(LORA_SPT).该算法引入节点分类概念,构造基于链路能耗因子、自身节点剩余能量因子、邻居节点剩余能量因子和类型权重因子等多个因子的权值函数.针对不同类型的节点采用不同的权重因子,最后利用dijkstra算法完成最短路径树,所有节点沿着最短路径树将...     

An improved ant colony optimization-based approach with mobile sink for wireless sensor networks

Traditional wireless sensor networks (WSNs) with one static sink node suffer from the well-known hot spot problem, that of sensor nodes near the static sink bear more traffic load than outlying nodes. Thus, the overall network lifetime is reduced due to the fact some nodes deplete their energy reserves much faster compared to the rest. Recently, adopting sink mobility has been considered as a good strategy to overcome the hot spot problem. Mobile sink(s) physically move within the network and communicate with selected nodes, such as cluster heads (CHs), to perform direct data collection through short-range communications that requires no routing. Finding an optimal mobility trajectory for the mobile sink is critical in order to achieve energy efficiency. Taking hints from nature, the ant colony optimization (ACO) algorithm has been seen as a good solution to finding an optimal traversal path. Whereas the traditional ACO algorithm will guide ants to take a small step to the next node using current information, over time they will deviate from the target. Likewise, a mobile sink may communicate with selected node for a relatively long time making the traditional ACO algorithm delays not suitable for high real-time WSNs applications. In this paper, we propose an improved ACO algorithm approach for WSNs that use mobile sinks by considering CH distances. In this research, the network is divided into several clusters and each cluster has one CH. While the distance between CHs is considered under the traditional ACO algorithm, the mobile sink node finds an optimal mobility trajectory to communicate with CHs under our improved ACO algorithm. Simulation results show that the proposed algorithm can significantly improve wireless sensor network performance compared to other routing algorithms.     

优化网络生命周期和最短化路径的WSN移动sink路径规划算法

为了缓解无线传感器网络（WSN）中传感器节点分布不均匀、传感器节点感知数据量不同而造成能耗不均衡、"热区"等问题,提出一种优化网络生命周期和最短化路径的WSN移动sink路径规划算法（MSPPA）。首先,通过监测区域网格化,在每个网格内分布若干个移动sink候选访问站点,sink在每个网格中选择一个站点停留收集网格中节点数据;然后,分析所有传感器节点的生命周期与sink站点选择的关系,建立权衡网络生命周期和sink移动路径的优化模型;最后,使用双链遗传算法规划移动sink遍历网格的顺序和选择每个网格中移动sink访问站点,得到移动sink节点遍历所有网格收集数据的路径。仿真结果显示,与已有的低功耗自适应分簇（LEACH）算法与基于移动sink节点与集合节点（RN）的优化LEACH分簇算法（MS-LEACH-RN）相比,MSPPA在网络生命周期方面提高了60%,且具有良好的能耗均衡性。实验结果表明,MSPPA能有效缓解能量不均衡、"热区"问题,延长网络生命周期。     

基于延迟接受的多用户任务卸载策略

随着人工智能的应用对计算资源的要求越来越高,移动设备由于计算能力和存储能量有限而无法处理这类有实时性需求的计算密集型应用.移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)可以在无线网络边缘提供计算卸载服务,达到缩短时延和节约能源的目的.针对多用户依赖任务卸载问题,在综合考虑时延与能耗的基础上建立用户依...     

数据传输时延和跳数受限的Sink节点移动路径选择算法

考虑实际无线传感网系统中数据传输时延和跳数受限情况,且为降低算法的时间复杂度,提出一种移动无线传感网的Sink节点移动路径选择算法（MPSA）。在MPSA算法中,Sink节点采用分布式最短路径树算法收集k+1跳通信范围内传感节点的相关信息和感知数据,采用虚拟力理论计算边界、障碍物和空洞区域的虚拟斥力、第k+1跳未覆盖传感节点的虚拟引力和所有虚拟力的合力,根据停留次数、合力大小和方向等信息计算当前网格中心的停留时间和下一个停留网格中心。仿真结果表明：MPSA算法根据传感节点的位置、剩余能量等信息,寻找到一条较优的移动路径,从而提高Sink节点的数据收集量和节点覆盖率,降低传感节点的感知数据丢弃量。总之,在数据传输时延和跳数受限下,MPSA算法比RAND算法、GMRE算法和EASR算法更优。     

移动传感网中基于虚拟货币的路由策略

移动无线传感器网络中,针对节点基于随机运动模型的路由问题,提出一种基于虚拟货币的低能耗路由策略——DTVC。根据节点的属性和数据消息的属性进行买方和卖方的定价并据此选择转发节点。为了提升网络性能,通过控制数据消息的副本数以及对节点的缓存队列中的数据消息排序,把网络中的节点分为源节点和中继节点,只有数据消息的源节点可以复制该数据消息,并依据数据消息的延迟容忍度对消息进行排序,延迟容忍度越小则优先级越高。为了减少网络中的能量消耗,根据sink节点广播的消息删除缓存队列中已经传输成功的数据消息。在Matlab上的仿真实验结果表明,与基于消息容错的自适应数据传输算法（FAD）、基于距离和能量感知模糊逻辑的路由算法（FLDAER）和基于能耗自选演进机制的路由算法相比,DTVC的数据消息投递率至少提高2.5%,平均副本数至少减少25%。     

动态传感器网络区域受限的移动sink路径选择研究

针对sink区域受限及节点特征参数的问题,如何规划sink路径选择以满足动态传感器网络高效数据收集及低能耗的要求,提出了一种动态传感器网络区域受限的移动sink路径选择方法。该方法在缓存节点辅助通信模式下,建立sink受限区域图模型。针对不同应用情况,分别讨论了sink移动全局路径信息已知和sink移动局部路径信息已知这两种情况下的最优移动路径。在全局路径信息已知时,采用Vornon单元划分的思想求解总传输能耗和节点平均负载;在局部路径信息已知时,采用启发式策略进行路径寻优,并证明其路径寻优的正确性。最后通过仿真实验与理论计算来验证移动sink最佳路径寻优策略的有效性和可行性。     

传感网中延迟限定的非汇聚数据移动式收集

在大规模的无线传感器网络中收集数据,不仅需要考虑节点的能量消耗,而且还需要考虑数据收集延迟.如何有效地均衡节点的能量消耗,同时最小化数据收集延迟,是一个具有挑战性的问题.为了均衡节点的能量消耗,利用移动数据收集器收集数据.以此为基础,提出一种DC-Collection算法来解决数据收集延迟和能耗的问题.首先,在网络中构造最短路径树,网络非连通时,不同的网络子图可以构造多棵最短路径树,它们构成一个最短路径树集合;其次,在每一棵最短路径树上选取部分节点作为采集节点和逗留节点,使得以采集节点为根的限高树的高度不超过h,且在每个采集节点的通信区域内至少有一个逗留节点;再次,在每棵限高树内调整树的结构,让能量高的节点承担更多的子孙节点,最大化限高树的生命周期;最后,移动数据收集器从Sink出发,遍历逗留节点所在位置收集数据,最终回到起点,并将数据发送给Sink.通过理论分析和大量仿真实验,其结果表明:与现有的数据收集协议相比,DC-Collection不仅能够均衡各节点的能量消耗从而延长网络生命周期,而且能够缩短移动数据收集器收集数据行走的路径长度,从而缩短数据收集延迟.