基于二阶分布式算法的无线传感网络效用最大化问题研究

高效分布式算法设计是保证无线传感网络性能的关键问题。提出了一种基于信道容量约束的无线传感网络效用最大化问题模型。针对传统一阶算法存在收敛速度慢、步长选择敏感等缺点,文章设计了具有二阶收敛速度的快速分布式牛顿算法。研究和仿真实验表明,该算法在与传统一阶算法交互几乎相同信息的情况下具有二次收敛速度,算法迭代次数和运行时间改进了近两个数量级。     

无线传感网络中速率效用与链路能耗的联合优化

针对能量受限的无线传感网络,提出了一种基于功率相关链路容量约束的源节点速率效用与链路能耗联合优化模型。针对传统对偶次梯度算法在分布式求解时存在收敛速度慢的缺点,提出了多步加权加速梯度方法,利用过去迭代计算历史信息来加快拉格朗日乘子的更新速率,从而快速取得速率效用与链路能耗的联合优化解。仿真实验表明,所提出的加速梯度方法取得了比对偶次梯度算法更快的收敛性。     

新的无线分布式传感控制网络研究与实现

为了解决无线分布式传感控制网络(WDSCN)中存在的网络自组织性不够灵活、网络范围不够大、系统的稳定性和鲁棒性有待改进的问题,提出了一种无线分布式传感控制网络系统。采用了低功耗的ZigBee无线通信技术,可以快速、准确地完成数据采集、管理与设备控制,为智能化测量与控制提供了方便。实验结果表明,与传统WDSCN相比,新的无线分布式传感控制网络增加了节点的驱动能力并降低了设备的功耗,实现环境参数自动检测,进行自动化、智能化地集中管理与控制。     

一种适合Underlay认知无线传感网络的跨层路由算法

在Underlay认知无线传感网络（Underlay Cognitive Radio Sensor Network,Underlay CRSN）中,由于每个信道被主用户所使用的状态随机变化,设计路由算法不仅需要考虑网络中节点的能量消耗以及延长网络寿命的需求,还要考虑路由路径上各链路的信道选择策略对路径数据传输可靠性的影响。该文研究了Underlay认知无线电模型下的CRSN路由问题,提出了一种适合该路由问题的链路Utility函数,并将这类问题建模为以最小化Utility为目标的最优化问题。在讨论了几种传统的无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）路由算法之后,提出了一种适合Underlay CRSN的跨层路由算法,并给出了该算法的分布式实现方案。计算机仿真表明所提出的路由算法能很好地适应UnderlayCRSN中信道可用状态的随机变化。     

Ad Hoc 网络节能型功率控制与拥塞控制的跨层优化

有限的节点能量和通信带宽,是Ad Hoc网络的两个重要的特点.节点能量是影响网络容量的关键因素,也是制约网络寿命的决定因素;而有限的通信带宽使得网络更容易产生拥塞.因此,节能型的功率控制与拥塞控制联合优化在Ad Hoc网络中显得尤为重要.首先,设计了节能型的网络效用最大化问题,即在目标函数中引入能量消耗成本函数,从网络效用和网络寿命两个方面来综合优化网络性能.其次,运用对偶分解与梯度投影方法,提出了相应的节能型功率控制与拥塞控制联合优化算法.另外,分析和证明了所提算法的收敛性.最后,详细的仿真结果表明了所提算法的有效性:在保持网络吞吐量基本不变的同时,可以有效地减少节点的能量消耗,从而延长网络寿命.     

基于LabVIEW的无线分布式传感网络控制系统的研究

为了满足无线分布式传感网络中仪器间的无线通信和实验数据的统一管理和控制,以LabVIEW为开发工具,采用PC机多线程技术和虚拟仪器技术,构建了基于LabVIEW的无线分布式传感网络的控制系统,阐述了控制系统的硬件组成和软件设计方法,分析了在LabVIEW平台下,数据显示、分析、存储和通信等方面的特点。     

低功耗自适应无线传感网络路由设计

无线传感网络在工业监控上应用广泛,其节点数量庞大,但单个节点的资源极其有限。本文提出了一个低功耗自适应的无线传感网络路由协议模型,该模型的主要设计目标是有效地节约能源,延长生命周期。采用集中式和分布式相结合的方式形成簇类,并能够在节点能源不足的情况下,动态调整路由,适应网络拓扑结构的变化。文中最后采用仿真工具ns2对设计的路由协议进行了仿真测试,验证了设计思想的正确性和可行性。     

无线传感网络一种能量有效的分布式数据交换协议

随着微处理技术与无线通讯技术的不断发展,无线传感网络的应用逐渐趋于多元化,新的需求不断涌现.例如,单兵作战系统中要求每个士兵都实时掌握其他士兵的位置信息,这称为数据交换问题,即All-to-all通讯模式.已有的研究主要考虑数据收集(All-to-One)和数据分发(One-to-All)这两个方面,这些协议直接用于面向多源多目的的数据交换问题则难以取得较理想的性能.因此,本文提出能量有效的分布式数据交换协议DDET,用于解决传感节点数据请求率不一致的数据交换问题.协议首先收集网络中传感节点的信息,对所有传感节点的本地数据请求率进行排序;其次,在每一轮中,选择数据请求率最大的节点加入到生成树中,使得网络的总能耗最小;最终,利用虚拟减枝法来确定深度最小生成树的树根,以减少网络能耗.实验结果表明,与性能较好的DEIST协议相比,DDRT至少将系统生命期延长了100%,并且节省了3%的系统总能耗.     

无线传感器网络中最大化网络寿命的数据聚合路由

针对数据聚合无线传感器网络寿命最大化问题,分析了网络流量和节点能耗,提出了数据聚合路由问题的网络流量模型,并将网络最大寿命与流量模型相结合设计了一组混合整数规划代价函数.采用对偶分解的方法,获得了近似最优的中继传输速率和路由.仿真实验表明,该算法能有效减少数据通信量,均衡各个节点的能量消耗,延长网络寿命.     

无线传感网络拥塞控制中节点选择强制博弈方法

无线传感网络中节点数据流量较大,分布范围较广,节点选择寻优计算复杂,导致浪费大量算力在节点选择上,拥塞控制效果不佳。提出一种无线传感网络拥塞控制中节点选择强制博弈方法,计算单条网络链路传输成本,依据传输数据耗费能量,计算传输节点可用能量比值,在传输变量权重值基础上,求得传输节点实际拥堵指数,完成节点选择。计算网络连接层的数据包丢弃概率,确定网络拥塞程度,汇聚节点数据流建立节点选择强制博弈模型,明确传感网络稳态传输条件,利用流量正态分布算法,在节点选择博弈中做出强制选择。经仿真分析证明：所提方法分组递交率保持在83%以上,丢包数量保持在100 pkt/s之内,网络传输节点端到端的延迟在0.3 s以内。     

无线传感器网络跨层自适应周期分簇路由模型

分析了无线传感器网络传输信息位置相关性特点以及节点能耗模型,运用基于能量指标和距离指标的簇首选举方法,建立了一种基于节点剩余能量和传输距离的跨层自适应周期簇间路由性能模型。该模型均衡网络节点能耗和负载。簇间通信根据其下一跳簇节点的能量、能耗因子、RSSI以及能耗指数等进行选择。仿真结果表明,与已有的跨层设计和分簇协议相比,该模型有效地延长了网络寿命,提高了网络的吞吐量。该模型能效高,控制开销较低,能量负载均衡。     

无线传感网优化生存时间的分布式功率控制

为延长无线传感网的生存时间,提出优化生存时间的分布式功率控制算法(DPCOL).该算法分析节点发送功率变化下的链路流量平衡约束,链路最大传输速率约束,节点能耗约束等条件,建立最大化生存时间的网络模型.采用分布式功率迭代和次梯度算法求解该模型.节点获知与各邻居节点通信所需要的最低发送功率集,随机选择发送功率集中的功率作为...     

基于多蚁群算法的无线传感器网络路由的跨层设计

针对事件驱动型无线传感器网络对数据传输的强实时性和高可靠性的要求,将统计获得的节点接入效率和负载队列长度等MAC层状态信息作为路由度量参数。考虑到蚂蚁网络算法在重负荷网络中存在传输延迟大、聚合速度慢等缺陷,提出了一种基于多蚁群算法的负载感知和高效接入的跨层路由协议,该协议把节点的单跳延迟、负载及带宽接入效率等参数作为路径的启发值进行路由优化。仿真结果表明,基于多蚁群算法的路由协议能够保证数据传输的实时性,能够实现无线传感器网络的拥塞控制及负载平衡。     

一种分布式无线传感器网络能量均衡路由算法

针对无线传感器网络的能量均衡问题,基于一种度量局部能量均衡性能指标,提出了一种基于预测的分布式能量均衡路由(Predicting-based Distributed Energy Balancing Routing,PDEBR)算法。PDEBR基于地理位置信息,结合功率控制,以分布式方式达到能量有效性的目标。最后,对PDEBR的性能进行了仿真分析,结果表明PDEBR可以有效延长网络寿命。     

无线传感器网络拥塞控制技术研究进展

无线传感器网络中的数据传输模式主要是多对一的.由于传感器节点资源严重受限、通信链路易受干扰等因素,使得拥塞问题十分严重.而传统的传输控制协议,不管是有线网络上的还是自组织网络上的,并不完全适用于无线传感器网络.拥塞控制技术作为传输层协议的关键技术之一,是传感器网络协议研究中的一个热点问题.从拥塞控制技术的研究背景入手,综述了当前该领域具有代表性的工作,对涉及的主要方法进行了分析比较.最后进行了总结并指出了传感器网络拥塞控制技术未来的研究方向.     

无线传感器网络k-Anycast通信模型研究

针对无线传感器网络多基站多源路由问题,提出一种基于k-Anycast技术的路由协议,研究了多基站无线传感器网络中的最大生命期问题.首先根据数据能耗和数据流量守恒建立混合整型非线性规划模型,考虑到该教学模型为NP-hard问题,将其进一步转化为非线形规划模型,求解到达所有基站的链路,取最优k条链路为路由通路,根据链路生命...     

无线传感器网络中基于多向量的拥塞控制

由于无线传感器网络结点分发信息非常方便，因此它在军事和智能居家领域有着广泛的应用前景。如何在这些网络中建立公平、高效、节能的传轮机制将数据汇集到基站是该网络中的一个重要问题。本文提出了一种分布式动态的对不同的路由路径建立多向量信号控制的算法。该算法同时考虑了不同结点的流量，子结点的数目以及子结点的层数等，并将信息快速反馈到检测到的拥塞中，从而迅速缓解拥塞。模拟实验结果和分析表明该机制具有公平性、有效性、稳定性和节能性。     

多媒体传感网络中服务感知的跨层QoS路由算法

提出一种服务感知的跨层QoS(Quality of Service)路由算法(CLQDCR),结合AODV及DCR算法的特性,利用跨层设计的思想,以时延、干扰和能量作为QoS度量,采用区分服务的方式为实时多媒体业务和非实时文本业务提供不同的QoS保障.仿真实验证明,该算法在提高实时性能及全网负载均衡方面具有较好的性能.     

无线mesh传感器网络跨层路由算法

针对无线mesh传感器网络的需求,提出一种综合量度的跨层路由协议H工.S。算法H工S利用底层的链路质 量信息、MAC层时隙分配信息,结合跳数对备选路径做出综合判断,避开质量较差的链路和负载较重的节点。路由发 现过程中在中间节点设置链路质量和节点负载阂值,并根据相关信息进行延时转发操作,以减少不必要的路由开销。 在路由维护阶段使用主动和被动相结合的方式全面检测路由路径。NS2的仿真结果表明,HLS协议在吞吐量、端到 端时延以及网络生存时间上有更好的表现。