无线传感网中基于正方形剖分的节点调度算法

节点调度机制是解决无线传感器网络节点能量受限问题的重要方法,提出了一种基于节点位置信息和正方形剖分模型的传感区域分布式快速分区方法;在此基础上,提出了一种基于分组的分布式节点调度算法。理论分析与仿真实验表明,新算法具有比传统方法更好的节点调度性能,可同时保持100%的网络覆盖率与分组全局连通性。     

基于正方形网格剖分的无线传感器网络方向性路由算法的研究

作为一种新型的无线自组网络,传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、等许多方面都具有广泛的应用前景。基于网格剖分的思想,提出了一种基于正方形网格剖分的无线传感器方向性路由算法.新算法中,Sink节点首先将其目标区域剖分为正方形网格,并将得到的剖分信息广播给网络中的所有传感器节点,并构造目标区域的近似最小连通覆盖集。然后计算每个网格到Sink节点最近的网格的最短相对长度,通过这个最短相对长度构建多条路径。在路由时节点采用休眠机制进行方向性路由。算法分析和仿真实验表明,新算法与能量多路径路由算法比较,它在整个网络的寿命等方面具有更优的性能。     

基于数据交换的传感器网络低功耗路由算法

由于在敌意或恶劣环境下,传感器网络节点的能量无法补充,研究节点能量用尽时,如何交换工作节点和睡眠节点的工作模式有重大意义。基于节点整体交换算法,提出了数据交换算法,新算法采用正方形网格剖分方法,对收集信息区域进行剖分,当网格某节点能量用尽时,进行节点数据交换。理论分析与实验测试结果表明：新算法能有效延长整个传感器网络的生命周期,并在时间复杂度与空间复杂度方面比整体交换算法具有更优性能。     

无线传感器网络分簇拓扑的覆盖区域节点调度优化算法研究

利用区域分割的方法建立了一种覆盖区域冗余节点的优化调度机制,实现对完全覆盖区域内冗余节点的休眠调度,并将该机制引入无线传感器网络的分簇结构中,提出一种基于分簇拓扑的节点调度优化算法。算法通过控制簇内冗余节点进行休眠,减少簇首的数据通信量和簇成员中工作的冗余节点个数,降低了网络能耗。仿真结果表明,与未考虑冗余节点休眠调度的分簇算法相比,该算法有效提高了网络能量利用率,延长了网络生命期。     

无线传感网中基于蜂窝网格剖分模型的节点调度算法

为了进一步有效提高无线传感器网络中节点分组调度算法的分组性能,提出一种新的基于节点位置信息和蜂窝网格剖分模型的传感区域分区方法,将整个传感区域划分为离散的蜂窝网格;在此基础上,通过各个蜂窝网格中的节点实施自主簇头选择与分组划分,设计并实现了一种分布式的节点分组调度算法.理论分析与仿真实验表明,新节点分组算法具有良好的分组性能,不但可保持100％的组全局连通性,而且还可同时保持100％的组网络覆盖率.     

云环境下异构无线传感器网络节点调度改进算法

针对大规模传感器网络节点异构性突出、调度困难,传统节点调度算法在大规模传感器网络环境下效率低等问题,提出了基于云计算的节点调度模型,并设计了该模型下的节点调度改进算法。通过将节点算法的执行迁移至云端,由云端调度节点。通过OMnet＋＋对改进算法与云端融合数据处理进行仿真实验表明：改进算法可以有效地延长网络生存周期,并且随着数据量的增加,云端处理融合数据耗时相对平稳。相比较传统节点调度算法,改进算法在能量与耗时指标上表现更优。     

基于物理干扰模型的无通信冲突的数据聚集调度算法

针对基于物理干扰模型的最小延时数据聚集调度问题,提出一种改进的无通信冲突的数据聚集调度算法.该算法采用簇与局部聚集树相结合的调度机制,首先在小区域范围内形成簇,当头节点聚集簇内成员节点的数据后,这些头节点再在一个较大的区域内形成新的簇.与现有算法相比,该算法不是将簇内各成员节点的数据直接传输给头节点,而是先构造一棵根在头节点的局部数据聚集树,然后将整个网络划分为若干个边长相等且只包含一个节点的正方形区域,最后对节点所在区域进行着色,使颜色相同、其孩子节点为空或已完成数据调度的簇内成员节点根据局部聚集树进行数据调度.实验结果表明,与现有算法相比,该算法的数据聚集延时更低,其延时上界为(5 +logK+1△) (K+ 1)2.     

无线传感器网络节点调度优化分簇算法研究*

节点调度优化分族算法根据网络节点部署的特点,在不影响网络服务质量的情况下,通过冗余节点调度优化分族的方法能有效减少网络中工作节点的数量,从而节约网络平均每一轮的网络能耗.仿真结果表明,与未考虑冗余节点状态调度的算法相比,节点调度优化分簇算法有效提高了网络能量利用率,延长了网络寿命.     

受SINR约束的最小延时数据聚集调度算法

针对现有的基于物理干扰模型的数据聚集调度近似算法具有延时较高的问题,提出了一种改进的数据聚集调度近似算法。该算法首先构造一个连通支配集作为数据聚集树,使各节点根据数据聚集树分层进行数据调度;然后将整个网络划分为若干个边长相等的正方形区域,使每个区域中最多包含一个支配节点;最后对各个区域进行着色,并从颜色相同的每个正方形区域中任选一个普通节点,使它们能同时将数据汇聚到相应的支配节点。当数据从所有普通节点聚集到相应支配节点后,则将这些正方形区域构成一个大小相同的块,并采用四种颜色对这些块进行着色,使颜色相同的各个块中任选一条通信链路能够同时进行数据传输而不会发生通信冲突和干扰。理论分析表明,该算法的延时上界为K2Δ＋8K2R-3R;仿真模拟的结果表明,该算法产生的数据聚集延时低于现有算法。     

随机异构传感器网络中基于虚拟节点的调度算法

针对随机异构传感器网络节点调度过程中覆盖率和能耗的平衡问题,论文面向具有随机异构属性的无线传感器网络,提出了一种基于虚拟节点的调度算法(SAVSH)。通过部署虚拟节点,与原网络拓扑共同构建Delaunary三角剖分,分配节点受力来源。利用三角形平衡点实现网络整体的覆盖优化;通过三角形关键点完成节点位置的精确定位;引入二进制编码,完成对越界关键点的识别,及其对边界节点的约束受力设计。仿真结果表明,SAVSH在稳定的短移动距离下,能够高效地提高异构网络的覆盖率,且与同类算法相比,SAVSH在收敛速度上表现出一定优势。     

An Adaptive Partitioning Scheme for Sleep Scheduling and Topology Control in Wireless Sensor Networks

This paper presents an adaptive partitioning scheme of sensor networks for node scheduling and topology control with the aim of reducing energy consumption. Our scheme partitions sensors into groups such that a connected backbone network can be maintained by keeping only one arbitrary node from each group in active status while putting others to sleep. Unlike previous approaches that partition nodes geographically, our scheme is based on the measured connectivity between pairwise nodes and does not depend on nodes' locations. In this paper, we formulate node scheduling with topology control as a constrained optimal graph partition problem, which is NP-hard, and propose a Connectivity-based Partition Approach (CPA), which is a distributed heuristic algorithm, to approximate a good solution. We also propose a probability-based CPA algorithm to further save energy. CPA can ensure K-vertex connectivity of the backbone network, which achieves the trade-off between saving energy and preserving network quality. Moreover, simulation results show that CPA outperforms other approaches in complex environments where the ideal radio propagation model does not hold.     

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。     

基于FPOMDP的无线传感器网络动态调度算法

针对无线传感器网络节点能量有限、数据采集易受环境影响的问题,提出一种基于可分解部分可观察Markov决策过程FPOMDP( Factored Partially Observable Markov Decision Process )的节点休眠调度算法.通过节点空时相关模型求取休眠节点数据,利用网络数据准确性和节点能量间的条件独立关系,构造状态转移函数、观察函数和奖赏函数,采用值迭代求解算法求取最优策略,实现节点动态调度.仿真结果表明,该算法能够在保证数据准确性的前提下,有效降低节点能量消耗,延长网络生存时间.     

物联网感知层高能效覆盖优化节点调度算法

为了更好地节约能量并有效解决节点不均等休眠问题, 探讨了基于容忍覆盖区域的节点调度算法, 并在此基础上进行了两方面改进：通过引入相对剩余能量水平参数Eremain优化覆盖冗余判断策略, 并通过增加“预活动”和“回退”两种节点状态来改进节点状态分布情况, 从而提出一种高能效覆盖优化节点调度算法ECO-NS。最后运用MATLAB对该算法进行了验证, 结果表明, 相对于同类算法, 该算法有效提升了网络覆盖质量, 延长了网络寿命。     

基于能量均衡的WSNs固定分区路由算法

针对LEACH协议簇间通信能耗和控制开销过大,以及簇首数量波动大、簇首分布不均匀等问题,提出一种基于能量均衡的固定分区路由算法。结合多跳算法进行非均匀分簇,在降低簇间通信能耗的同时避免了＂热区＂问题。采用固定分区策略,限制了簇首节点出现的范围与数量。引入簇首能量自检机制,降低了网络的控制开销。同时利用节点能量和位置信息,选取最优节点成为簇首。仿真实验结果表明：该算法在网络的总体能耗、负载均衡和生命周期方面都有较好的表现。     

基于目标覆盖的异构有向传感器网络分布式节点调度策略

针对无线传感器网络服务质量会随着网络运行而下降的现象, 研究随机部署的有向传感器网络的节点调度问题, 提出分布式的节点感知方向调节算法, 各节点利用相邻节点间的信息交换, 计算出各自的最佳感知方向, 从而使得网络在满足覆盖需求的同时减少活跃节点数目, 进而达到降低能耗、提高通信质量的目的. 为均衡网络能耗, 进一步设计了冗余节点调度协议, 周期性地重构网络拓扑. 仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

一种基于分布式最小均方差序贯估计的气体泄漏源定位算法

基于无线传感网络的气体泄漏源定位在环境监测、安全防护和污染控制等多个领域具有重要意义。提出一种基于分布式最小均方差(D-MMSE)序贯估计的气体泄漏源定位算法。其通过构建一个包含节点之间信息增益与网络能量消耗两方面参数的信息融合目标函数,并对目标函数寻优实现路由节点的调度与选择。所选节点在其测量值和前节点估计值并通过与邻居节点信息交互的基础上完成气体泄漏源位置参数估计量及其方差的更新与传递。为了降低网络能耗,邻居节点集的选择半径随估计量方差做动态调整。仿真分析表明所提算法对比单节点序贯估计定位算法在一定的能耗条件下可获得较高的定位精度和速度。     

Topology control based on optimally rigid graph in wireless sensor networks

This paper presents an optimization scheme of sensor networks for node scheduling and topology control, aiming to reduce energy consumption for heterogeneous Wireless Sensor Networks (WSNs) with non-uniform transmission ranges. Motivated by geographical adaptive fidelity (GAF), we partition sensors into groups based on the location of sensors, such that a connected backbone network can be maintained by keeping only one arbitrary node from each group in active status while putting others to sleep. In addition, optimally rigid geographical adaptive fidelity (ORGAF) approach is proposed to decrease the communication complexity and reduce the energy dissipation. Furthermore, we prove the topology derived under ORGAF is 2-connected; and the average degree of nodes in the topology converges to four approximately. Simulation results show that ORGAF can improve the network performance as well as reducing the energy consumption.     

一种基于能耗均衡的分区节点部署算法

鉴于能耗问题是无线传感器网络研究的重要问题, 首先建立一种非均匀部署网络拓扑模型, 该模型中越靠近sink 的区域节点部署越密集, 节点通信距离越小; 然后针对节点初始随机部署情况, 提出一种基于节点能耗均衡的分区域节点重部署算法, 该算法利用分区域的节点移动, 减少节点移动距离, 降低移动能耗, 提高算法收敛速度; 最后通过仿真表明, 所提出的算法可以用较少数量的节点覆盖监测区域, 保证网络中各节点能量均衡消耗, 提高网络生存周期.