无线传感器网络非均匀等级分簇拓扑结构研究

网络拓扑结构影响着传感器节点的负载均衡与生存周期,分簇结构是无线传感网络的一种有效地拓扑管理方式。根据血管网络特征以及对构建无线传感器网络拓扑结构的启示,提出了无线传感器网络非均匀等级分簇拓扑结构。分析血管网络结构特征,建立数学模型和网络拓扑结构,对具有压力差的网络节点进行等级标定。根据改进粒子群算法进行非等概率静态分簇,形成不同等级区域具有密度和规模不等的非均匀等级分簇拓扑结构。仿真分析表明,此算法能优化网络分簇,均衡节点能耗,延长网络生命期,避免网络能耗热点问题。     

铁路沿线线型无线传感器网络节点部署策略

针对铁路沿线线型无线传感器网络的"能量空洞"现象,提出一种能耗均衡的非均匀部署优化策略.采用等腰三角形分区覆盖部署方式,根据网络规模和能量消耗模型求出分簇距离和簇内节点密度,对网络均匀分区并部署不同密度的传感器节点,同时对节点设置休眠/唤醒机制;通过与均匀部署策略和非均匀部署策略性能的分析对比,仿真结果表明,能耗均衡的非均匀部署优化策略有更高的网络能量利用率,可以有效延长网络生命周期并具有良好扩展性.     

传感器网络中基于能耗均衡的节点优化部署

在研究无线传感器的问题中,降低网络能量消耗、延长网络寿命是无线传感器网络设计的重要目标,设计中为降低能耗,分簇是实现目标的主要方法。当簇头以单跳通信的方式将数据传输至基站时,远离基站的簇头因传送数据能耗太高而很快死亡。针对矩形监测区域的传感器网络,给出了基于能耗均衡的最大化网络寿命模型,提出了一种非均匀的节点部署算法。通过分析节点的能耗计算出了每层的宽度,并定量规划了每层中需要部署的节点数目。仿真实验表明,非均匀的节点部署算法能有效延长网络的寿命。     

一种适用于煤矿井下无线传感网的能量均衡路由协议

矿井无线传感网的拓扑呈长距离带状,节点间能耗不均问题十分严重。非均匀分簇策略能从全局均衡节点能量负载,在矿井中具有良好的适用性。针对矿井传感网的带状特性提出了一个簇规模自适应调节的能量均衡分簇路由协议。协议根据节点离汇聚点的距离、剩余能量及分布密度来构造规模不等的簇。簇首的竞选以节点相对于周围候选者的能量水平为依据,避免了低能量节点被当选为簇首。簇间多跳路由算法依簇首近似线型的分布特点设计,不但考虑链路能耗最优,亦注重转发节点间的能量均衡。模拟实验结果表明,该路由协议显著平衡了网中节点能耗,延长了网络生存时间。     

基于博弈理论的农田能量异构网络节点协同资源利用

针对无线传感器网络中耗能不均问题,以及可再生能源节点在农田无线传感器网络中应用的具体情况,将博弈理论引入无线传感器网络能耗问题研究中,建立了基于博弈理论的节点成簇方法,实现提高可再生能源利用率、均衡非可再生能源节点能耗的目标。方法首先建立簇收益与簇内节点收益评估模型,进行簇收益计算、簇内的两类能量异构节点个体收益的计算。在计算簇收益和节点收益的基础上进行节点成簇博弈,使得成簇方案向收益更高的策略空间进行跳转,最终达到博弈中的均衡状态。仿真实验表明,通过博弈进行无线传感器网络成簇,能够充分利用可再生能源节点能量,降低和均衡非可再生能源节点能耗,最终达到延长网络寿命的目标。     

基于负载均衡的WSN非均匀分簇算法

针对分簇的无线传感器网络(WSN)中负载不均衡问题,提出一种实现节点负载均衡的WSN非均匀分簇算法。引入非均匀簇机制计算出最优的网络分簇数量,通过调整节点的簇首归属来控制网络的分簇的大小,形成合理的网络拓扑结构。仿真实验结果证明,该算法能有效均衡网络的节点负载,降低节点能耗,延长网络的生存时间。     

一种能量高效的无线传感器网络拓扑控制算法

通过对现有拓扑控制算法的研究,针对无线传感器网络中节点能耗分布不均匀的问题,提出了一种能量高效的拓扑控制算法(EETCA)。该算法以均衡全局能耗为目标,综合考虑了节点的剩余能量、簇的规模、数据最优传输跳数等因素,避免了部分节点能量消耗过快,从而有效地均衡网络负载。仿真结果表明:EETCA在能耗均衡方面均优于原来的算法,延长了无线传感器网络的生命周期。     

矿井无线传感器网络路由机制研究

针对矿井巷道结构狭长而造成无线传感器网络节点能耗不均的问题,提出了一种新的矿井无线传感器路由机制,即矿井非均匀分簇LBUC-M协议:构造一个新的阈值公式以一定周期选举候选簇首,以非均匀半径确定最终簇首,使得远离汇聚节点的簇数量少、簇内节点多,靠近汇聚节点的簇数量多、簇内节点少,从而减轻靠近汇聚节点的簇首节点转发数据的负担,达到负载均衡的目的。仿真结果表明,LBUC-M协议有效减小了节点能耗,延长了网络生命周期。     

基于移动 Ｓｉｎｋ 的带状无线传感器网络数据汇聚方法研究

无线传感器网络内部能耗不均衡容易导致节点提早死亡,为此大量的能耗均衡路由协议被提出,然而这类方法主要针对环状无线传感器网络。带状无线传感器网络呈长条形分布,传统的能耗均衡路由协议无法发挥节能和能耗均衡的作用。本文提出一种基于移动Sink的带状WSN数据汇聚方法,首先基于节点能耗模型计算簇内节点的平均能耗,然后利用节点平均能耗求取Sink节点的最佳移动速度,最后簇首节点根据它与Sink的距离动态调整数据传输范围,从而实现对带状传感器网络的数据汇聚。实验结果表明该方法具有较好的节能和能耗均衡性,能够有效延长网络的生存周期。     

一种基于无线传感器网络的分簇线形拓扑结构

针对无线传感器网络的线形拓扑结构节点能量消耗较大、能量不均衡的缺点,构建适用于分布式实时监测系统的无线传感器网络模型,改进线形随机放置节点的自组网方式,采用分布式的分簇线形拓扑结构置放传感器节点,簇内成员可等概率竞争成为簇首,使用数据融合完成簇内、簇间的通信.仿真结果表明:分簇线形拓扑结构与线形自组网拓扑结构相比,明显地降低了节点的能耗,有效延长了网络的生存时间.     

一种长距离链式无线传感器网络节点部署方法

为了更可靠、高效地将无线传感器网络应用到长距离工程监测中,针对其单覆盖的特点,提出多汇聚节点的双链式结构部署节点的方法,并用不等间距的优化部署方法部署传感器节点,进一步均衡整个网络能耗,同时给出了各跳间距的计算公式;分析和仿真表明,多汇聚节点的双链式优化部署方法适合长距离传输,并可克服个别传感器节点因转发数据而过度消耗能量过早死亡的缺陷,使得各传感器节点均衡能耗,显著地延长了网络的生命周期.     

一种线型无线传感器网络部署策略

根据矿井线型环境下传感器节点的定位需求,提出一种K(K=3)重覆盖无线传感器网络部署策略,该策略通过使用等腰三角形分区覆盖和传感器节点分组的方法,解决了矿井线型环境下的K重覆盖和网络能耗均衡问题。仿真实验表明,该策略使用较少的分组实现了预定的覆盖度要求,并通过组内节点数的不均匀部署保证了网络能耗的均衡性,与组内节点数均匀部署相比,其网络生命周期提高了53.64%。     

无线传感器网络基于路径的非均匀分布策略

无线传感器网络中多对一的数据传输方式导致节点负载的不均衡性,靠近汇聚节点(Sink)的节点要比远离Sink的节点消耗更多的能量,如此容易引发能量空洞问题。针对该问题,从网络数据的传递路径出发,根据网络中节点承担的路径数量的不同,平衡各层节点的能耗,提出感知节点覆盖率一致、内层路由节点与其所有外层感知节点数目相同的的非均匀分布策略,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

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.

     

无线传感器网络节点部署研究进展

无线传感器网络的部署方式影响传感器网络的覆盖质量、网络拓扑结构、网络的连通性和网络的生存时间等性能。从静态和动态两种方式对节点的部署进行研究。阐述相关节点部署技术,并对节点部署中存在的问题进行分析和评述,指出今后的研究方向。     

面向管道系统的无线传感器网络三维节点部署算法

管道系统是事关国民经济发展的基础设施,而节点的三维部署问题是基于无线传感器网络的管道监控系统的基础性技术问题.首先把三维管道结构映射为XY和XZ 2个二维平面结构,分别对其进行传感器节点部署优化分析.然后在此基础上,设计了面向管道系统的三维传感器节点的部署算法.最后对算法进行了覆盖性能、连通性能以及能耗性能的评价,结果表明,该算法能有效解决管道系统节点三维部署问题,为超长油气管道、城市自来水管网及污水管网监测提供理论指导和实践依据.     

基于网络效率的线性无线传感器网络优化部署算法

基于多跳的无线传感器网络,靠近sink的传感器节点因需要转发更多的数据,其能量消耗较多,从而在sink周围形成"能量空洞".采用更符合实际的单位部署成本的网络寿命,即网络效率作为优化目标.在仅已知网络规模和节点感知半径r的情况下,如何通过有效的节点部署来避免"能量空洞"并使网络效率最大,是一个极具挑战性的研究课题.提出了一种高效节点部署算法,求解出了最优工作节点数、最佳中继节点部署方案、最优节点传输距离.理论分析与模拟实验结果表明,算法不仅能够避免"能量空洞",而且相对于已有均匀与非均匀算法都能有效提高网络效率,因此该算法对构建低成本的无线传感网络应用系统具有重要意义.     

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。     

无线传感器网络的系统化自适应建模

无线传感器网络的系统能耗制约着全网络的综合应用能力,其中节点有限的能量从根本上影响着传感器网络效能。针对无线传感器网络的全局能耗问题,提出了基于径向基函数神经网络以及状态空间表达的系统化建模方法。考虑到无线传感器网络的拓扑结构与分级关系, 采用径向基函数神经网络自适应实时规划系统。鉴于各传感器节点对数据的不同处理方式与能耗密切相关, 对全系统能耗建立系统化矩阵模型。仿真分析表明该模型可根据实际应用背景调整设置完成全局优化。