无线传感器网络中的协作节点个数优化

为了提高无线传感器网络的能量效率,传感器节点采用空时编码协作和收端分集协作来传输信息.通过分析传感器节点的电路能耗和传输能耗,分别给出了两种协作方式下的网络总能耗.研究表明,对于每种协作方式,传输距离一定时,通过优化接收端协作节点的个数,可以使总能耗降低,传输距离不同时.最优的协作节点个数也不同.仿真结果显示,优化的收端分集协作总比传统的无协作方式能耗低,而当传输距离大于一个门限值时,优化后的空时编码协作优于收端分集协作.     

无线传感器网络中节点选择机制综述*

节点选择是保证无线传感器网络满足系统QoS需求的最重要问题之一,一种性能较好的节点选择机制可以在保证数据精度的前提下延长网络生命周期。针对WSN节点选择问题进行了描述及分类,着重研究了几类当前具有代表性的节点选择机制,并分析比较了各自的性能及缺点;最后对节点选择的进一步研究方向进行了展望。     

无线传感器网络中的扩展编码协作方法

为了在达到高码率的同时降低译码复杂度,提出了一种新的基于无线传感器网络的扩展空时编码协作方法,其构造原理是对OAC编码中的每一个参数插入Alamouti编码。通过实验仿真了该方法与原有方法之间的性能对比,以及不同协作节点数与系统性能之间的关系。仿真结果表明,在协作节点为4时,所提出的编码方法相比OAC编码和Toeplitz编码,其误符号率下降幅度为62%~90%,在协作节点数为8时,其误符号率下降幅度为42%~71%,并且随着协作节点数的增加系统性能得到提升。     

异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化

在无线传感器网络中适当地部署少量的异构传感器节点能够有效地延长网络寿命,提高网络的可靠性.本文主要研究无线传感器网络中异构节点的部署问题,提出了基于选址问题的异构节点部署算法,以优化无线传感器网络中异构节点的数量和位置.与其它算法相比,该算法对无线传感器网络的拓扑结构没有特定的要求,可以支持随机部署或人工部署的各种传感器网络,最后还给出了该算法的仿真测试结果.     

异构无线传感器网络中多目标优化节点部署策略

针对异构无线传感器网络节点高密度部署和事件发生存在"热点区域"问题,以区域覆盖率最大和网络能耗最小为优化目标,提出了一种基于多目标优化的二进制粒子群算法,对节点部署进行多目标优化。该算法采用概率感知模型,引入强支配系数使得解分布均匀,结合Pareto最优解选择排序和基于自适应权重的适应度分配,进而获得异构节点部署解。仿真结果表明:该算法能对目标空间进行广泛搜索,与NSGA—Ⅱ算法相比,算法具有良好的收敛性,能有效地提高网络的覆盖率和降低网络能耗。     

无线传感器网络中基于异构节点的覆盖控制算法

研究了无线传感器网络中基于异构节点的优化覆盖控制问题.异构无线传感器网络由两类能力不同的节点组成,包括普通节点和超级节点.对普通节点采用基于状态轮转的覆盖控制算法,对超级节点采用基于路由表的转发策略.通过两类节点的协作使得网络达到覆盖与连通的目的.模拟结果表明,在具有相同初始能量的情况下,该算法与SHHN-HS算法相比能够延长网络生命期.     

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.     

无线传感器网络中的节点协作算法研究

由于受传感器节点存储能量、通信带宽等因素的制约,传统高功耗网络协议无法直接应用在无线传感器网络中.本文根据无线传感器网络的特点,以信息引导技术为研究方法,以最小化能耗为目标,提出了基于信息有效性函数的传感器节点信息协作算法,并通过理论及仿真计算验证该算法的有效性.     

基于差分算法的异构无线传感器网络多重覆盖节点调度方案

针对部署区域中存在多个不同覆盖质量需求的目标,本文提出一种基于多重覆盖算法的异构节点调度机制。该算法在满足区域覆盖要求和重点区域监测目标多重覆盖的要求,及节点能量的约束条件下,以网络的有效覆盖率最大和工作节点数目最少为目标,借助改进的差分算法来对节点状态进行优化达到提高网络覆盖性能和降低网络能耗的目的。仿真结果显示,本文的算法在满足热点目标监测要求的前提下,最大限度地兼顾网络的区域覆盖质量,减少了网络的能耗;较之随机调度算法,本文算法在覆盖率和网络能耗方面优于后者。     

WSN中基于多项式的节点捕获攻击防御方法

针对无线传感器网络中捕获节点所带来的安全威胁,提出一种基于二元多项式的节点捕获攻击的防御方法。该方法将节点密钥信息与节点部署时间和身份标志进行绑定,当节点之间协商会话密钥时,节点间需相互验证部署时间与当前时间的差值,并结合基站验证节点的合法性。方案在阻止攻击者利用捕获节点窃听网络通信的同时,防范捕获节点与合法节点建立会话密钥,有效地防止了捕获节点重新加入网络。通过分析证明了该方案的安全性且系统开销低。     

基于能量平衡的WSN簇头选择机制

通过对已有的基于簇的自组织路由算法和簇头选择机制的分析比较,发现经典LEACH算法在选取簇头节点时具有不合理性,提出了一种基于PSO模型的簇头选择机制。以网络总体能量消耗最小为原则,综合考虑节点剩余能量和网络当前平均能量,较好地平衡了无线传感器网络中的能量负载,延长了网络的生命周期。     

WSN中兼顾安全和剩余能量的簇头选择算法

通过对无线传感器网络的信任模型和节点的能量消耗的研究,针对能量受限的无线传感器网络容易受到攻击的问题,提出了一种基于信任机制的分布式簇头选举优化算法。簇头的选举综合考虑了节点的信任度和节点的剩余能量两种因素。实验证明,该算法提高了网络安全性,延长了网络生存周期。并且信任模型中的校正机制体现了模型的健壮性。     

高效节能的能量异构传感器网络数据聚合协议

介绍了一种有效地用于能量异构传感网络的数据采集协议EDGA。EDGA在能量最小化的网内通信和均衡能量负荷等性能上有很好的表现。它通过基于权重选择概率选取的簇头获得了更好的处理能量异构环境的能力,并且利用一种简单但有效的方法解决了簇内的面积覆盖问题。仿真结果表明,该EDGA方法在能量异构无线传感网络的数据采集应用中比LEACH和HEED等方法有明显的优势。     

无线传感器网络中基于效用的节点合作机制

在无线传感器网络中,由于能量和资源有限,不是每个节点都愿意为邻节点提供转发服务。讨论了无线传感器网络中自私节点的问题,提出了一个博弈模型,设计了一个基于节点信誉和能量的效用函数来监测恶意节点和自私节点,并鼓励节点中有更多的合作。在所提算法中,每个节点维护有邻节点的信誉表,参与转发的节点可以获得信誉作为奖励,而表现自私的节点则会丢失信誉作为惩罚。同时,转发会消耗节点能量,节点的信誉值和剩余能量必须都大于阈值才能在网络中共存。这样,恶意节点最终会被排除网络,自私节点则可以在激励下通过调整转发概率来避免被孤立。     

层次型无线传感器网络节点布置方案的研究

对于大规模层次型的无线传感器网络,越靠近sink的节点,数据转发量越大,能量消耗速度越快,因此节点的密度分布状况对整个网络的生命期有着很大的影响。对层次型无线传感器网络的节点能耗分布状况和密度分布状况进行了分析,提出一种适合于大规模网络的节点布置方案。通过与均匀布置方案相比较,提出的方案能够使网络生命期得到很大的延长。     

基于BBO算法的WSN覆盖与连接节点部署方案

针对无线传感器网络中目标节点部署能力差的问题,提出基于生物地理学优化(biogeography-based optimization,BBO)算法的节点部署方案,该方案能够在网络中找到满足K-覆盖和M-连通性要求的传感器节点最佳部署位置。提出的基于BBO的算法为目标节点提供了一种有效的编码方案,通过优化构建的加权多目标函数来获得近似最优解,选择最小数量的合适点P,使得所有目标点在满足K-覆盖的同时,覆盖目标的传感器节点也满足M-连接。仿真结果表明,该方案能够在不同的K和M组合下找到合适位置的最优数,而且与其他技术方案相比,该方案的性能具有明显的优势。     

基于最小跳数的WSN非均匀分布的路由算法*

针对无线传感器网络节点能耗分布不均衡的问题,采用非均匀分布策略部署节点,提出一种新的路由算法。该算法通过在网络中建立最小跳数场和路径节点最小能量场,使得信息包沿着能耗最优的路径向sink节点发送。通过仿真实验表明,该算法在能量节省、能耗均衡和提高网络生存期方面具有明显的优势,进而能够缓解能量空洞问题。     

无线传感器网络能量异构非均匀分簇路由协议

基于分簇的无线传感器网络路由协议,采用多跳路由方式传输数据至基站,容易造成靠近基站的节点转发大量数据而过早失效。另外,分簇协议通常假定网络节点是能量同构的,不能有效解决节点能量异构的问题。因此,从非均匀分簇的角度出发,结合局部竞争簇首机制,提出了一种基于能量异构的分簇协议（EHUC）。仿真结果表明该协议能够有效应用于能量异构的无线传感器网络,并延长网络的生命周期。     

基于GASA的能耗均衡WSN路由协议

无线传感器网络的节点能量有限,需要高效节能的路由协议来降低网络能耗.提出一种基于模拟退火遗传混合优化算法的负载均衡的无线传感路由协议,采用结合遗传算法和模拟退火算法优势的混合优化算法来构造全局最优通讯链路,采用改进的能耗模型,在通讯过程中加入最大预期剩余能量节点信息,选择预期剩余能量最大节点为簇头.仿真结果显示,相比较PEGASIS协议,第一个节点死亡时网络生存周期提高266%～500%,20%和50%节点死亡时提高6%～20%,不同比例节点死亡时剩余节点剩余能量方差仅为PEGASIS的0.01%～1.34%,协议有效实现各节点能量消耗均衡,延长网络生存周期.