WSN中面向数据收集的网络拓扑构造算法

针对现有无线传感器网络中数据收集延迟较大的问题,提出一种优化的网络拓扑构造算法用于实现数据收集。从给定网络全连通图中找到符合条件的k个顶点的子图,使得k个顶点间的距离平方和最小化,采用Hungarian方法进行边的约简,直到得到一棵生成树,构造分布式的网络拓扑以提高适应性,从而降低控制开销。理论分析和仿真结果表明,该算法在数据收集延迟以及网络生命周期等方面均优于传统的单链、单簇2跳,以及最小生成树等数据收集算法。     

WSN中一种基于网络效益最大化的数据收集方案

数据收集问题是无线传感网中的研究热点之一。针对现有的数据收集方法能耗过大以及数据收集精度低下的问题,提出一种基于网络效益最大化的数据收集方案。首先基于压缩采样得到各个节点感知数据的测量值,然后在融合节点处采用随机高斯矩阵对测量值进行编码后传输,最后将编码后的测量值传输问题建模为网络效益最大化问题,并利用拉格朗日乘数法得到近似最优解。仿真实验结果表明,该方法是有效的,在数据重构精度以及网络生命周期等方面都要优于传统的方法。     

WSN中一种基于网格的并行数据收集方案

数据收集问题是无线传感器网络中的研究热点之一。数据收集方式会影响数据到达sink的准确度、延迟以及网络的能量消耗。针对时间响应和数据准确度要求高的应用,提出一种基于网格的并行数据收集方案(DGSG)。首先,sink利用已知的全局信息和计算能力构建出基于最小度的数据收集森林进行任务分发,得到网格粒度最优的数据收集策略,然后网格内的普通节点通过时隙分配来进行数据收集,并可以根据自身的局部信息动态调整数据收集路径。仿真实验表明,相对于已有的方法,DGSG在保证网络生命周期的前提下,能够有效降低延迟以及提高数据收集的准确率。     

WSN中一种基于过采样的数据可靠收集方案

数据收集问题是无线传感网中的一个研究热点。针对现有的数据收集方法没有考虑在BEC中数据传输的丢失现象,导致数据收集精度低下的问题,利用压缩感知理论,提出一种基于过采样的数据可靠收集方案。首先基于伪随机采样策略构造得到初始的感知矩阵Φ,然后BEC被建模为丢失概率为p的贝努利分布,最后基于信道丢失概率自适应地增加感知矩阵Φ的行数,即采用过采样来实现对节点数据的投影操作,从而保证即使投影值的传输出现丢失也能在sink处精确地恢复出原始数据。理论分析和仿真实验结果表明,该方法在BEC中是有效的,在数据重构精度以及网络生命周期等方面要优于传统的方法。     

一种改进的WSN数据收集方案

目前基于树的数据收集方法经常会造成节点负载不均衡、树的高度无法控制等问题,从而使得数据收集延迟加大。针对该问题,提出一个新的数据收集算法(DBDG)。该算法从一棵最少跳数树出发,迭代地选择网络中的一条边加入树,通过限定树的高度满足延迟限定,采用使树上瓶颈节点的度最小化来延长树的生命周期。仿真实验结果表明,与目前已有的协议相比,该算法能在限定的高度内构造生命周期更长的生成树。     

WSN中一种基于混合CS的分簇数据收集方案

针对现有数据收集方案的不足, 提出了一种基于混合CS的分簇数据收集方案。首先网络被划分为多个簇, 簇内节点的数据通过最短路径路由直接发送到簇头上, 而簇头基于压缩感知（CS）对收到的数据进行融合, 并通过一棵骨干路由树将各个簇头的数据发送到sink上, 以最小化数据传输总次数为优化目标, 对簇的大小与数据传输次数之间的关系进行了理论分析, 得到了可以保证数据传输次数最小的簇大小。进一步地, 簇内的数据传输问题被建模为K-median问题, 簇间的数据传输问题被建模为Steiner树问题, 并分别提出了集中式和分布式算法来解决该问题。仿真实验结果表明, 该方案是有效的, 在降低数据传输次数方面要优于传统的方法。     

WSN中一种基于最优投影的数据收集方案

针对目前基于密集投影数据收集方法的能量浪费问题,根据压缩感知理论提出一种基于最优投影的数据收集方法。该方法在获取各个节点的投影值时考虑了节点的传输开销来设计最优投影矩阵,避免不必要的投影操作,并证明其满足RIP性质,设计一棵具有最小传输代价增加值的数据收集树来实现投影值的收集。仿真实验结果表明,该方法在数据重构精度以及能量开销等方面优于传统的MWSF等方法。     

WSN中一种基于多sink的快速数据收集算法

数据收集问题是无线传感器网络中的研究热点之一。数据收集方式会影响数据到达sink的准确度、延迟以及网络的能量消耗。针对时间响应和数据准确度要求高的应用,提出了一种基于多sink的快速数据收集算法（QDGA）。sink利用已知的全局信息和计算能力构建出基于最小度的数据收集森林进行任务分发,得到网格粒度最优的数据收集策略,网格内的普通节点通过时隙分配来进行数据收集,并可以根据自身的局部信息动态调整数据收集路径。仿真实验表明,相对于已有的方法,QDGA在保证网络生命周期的前提下,能够有效降低延迟以及提高数据收集的准确率。     

无线传感网中延迟受限的生命周期最大的数据收集算法

无融合数据收集是无线传感网络中最重要的技术之一.在持续实时的监测应用中,网络生命周期和网络传输延迟是衡量数据收集性能的两个重要指标,已有的研究大多侧重于某单一性能指标,而较少关注多性能的折衷优化.因此,本文研究了如何构造一棵延迟受限的生命周期最大的数据收集树,并将该构造问题形式化为一个整数规划问题,提出了有效的数据收集算法-EDG.该算法首先利用MITT方法构造生命周期近似最优的数据收集树,然后对“瓶颈节点”进行路径调整以使其满足延迟约束.仿真结果表明,与无延迟约束的MITT算法相比,EDG算法能在保证网络传输延迟的前提下,使其网络生命周期在大多数情况下达到MITT的90％以上.     

无线传感网中一种基于自回归模型的数据收集方案

数据收集问题是无线传感网中的一个研究热点。针对现有数据收集方法的不足,提出一种基于自回归模型的数据收集方案。首先分析感知数据稀疏性变化情况对于重构性能的影响,然后基于自回归模型对压缩感知重构问题进行建模,最后sink利用时间相关性来对重构误差进行评价,并根据重构误差要求来决定是否需要增加测量次数,从而实现对感知数据的自适应重构。仿真实验结果表明,该方法是有效的,在数据重构精度以及网络生命周期等方面要优于传统的方法。     

无线传感网中面向能量收集的数据重传协议

能量收集可以为下一代无线传感器网络提供能源,是目前无线传感器网络的研究热点。然而由于能量收集设备无法提供稳定的电源,导致基于能量收集的传感器节点不能与其他节点保持通信。节点无法知道相邻节点是否有充足的能量以接收它所传递的数据包。在数据报中继传输过程中,每进行一次中继传输,便会增加数据包的丢失概率。针对该问题,根据接收节点计算而得的接收概率和活跃间隔,确定传输一个报文所需次数,提出两种基于能量收集的无线传感器网络数据采集协议:基于概率的重传协议和基于冲突避免的重传协议。仿真实验结果表明,相比于已有的数据采集协议而言,该方案的数据送达率更高,延时更低。     

无线传感网中一种基于压缩感知的数据存储机制

能量有效地实现分布式数据存储是无线传感网中的一个研究热点。针对现有的存储算法的不足,提出一种基于压缩感知的分布式数据存储机制。首先对于各个传感器节点的数据基于压缩感知进行测量;然后从网络中随机选择Ns个节点作为源节点以概率p向其邻居广播自身的测量值,使得数据收集者只需要访问部分节点就能收集整个网络的测量值;最后在保证数据重构精度的前提下,通过优化测量矩阵和转发概率p,实现数据的高效存储。理论分析和仿真实验结果表明,该方法是有效的,在数据转发次数以及能量有效性等方面要优于传统的方法。     

无线传感器网中基于动态簇的密钥管理方案

提出一种能根据路由节点的剩余能量动态选择簇头的低能耗动态簇组网模型,并设计了相应的密钥管理方案.与以往的密钥管理方案相比,该方案给出一种新型密钥链,能确保某个传感节点预置密钥的丢失不威胁其他节点的安全性;提出三种以Hash函数为主的轻量级密码协议,能以低能耗的方式完成网络节点间的认证与簇密钥的分配;给出密码协议安全性的形式化分析,确保了协议本身的安全性.分析表明,该方案能够支持网络的扩展,并具有较好的安全性.     

无线传感器网络中的数据压缩技术研究

不同于传统的无线网络,设计有效的策略延长网络生命周期是无线传感器网络需要解决的核心问题,大量研究已经证明在传输数据前对其进行压缩是一种有效的延长无线传感器网络生命周期的方法。因传感器节点本身计算能力有限、存储空间有限等特点,对数据压缩算法提出了更高的要求和挑战。综述了无线传感器网络中数据压缩技术的研究现状,并详细介绍了分布式信源编码技术的基本理论和方法,最后指出了无线传感器网络数据压缩的研究问题。     

无线传感器网络基于簇的数据传输可靠性研究

在无线传感器网络中,采用多路径传输方法作为保证可靠数据传输的主要手段.但是,如果对所有收集到的数据都采用多路径同时传输则会耗费大量节点能量.因此,需要使用路径选择策略,区分服务方案.提出基于区分服务方案的多路径数据传输算法CBMMA(Cluster Based Multi-hop Multi-Path Routing Algorithm).一般情况,对数据传输的可靠性要求并不高.为节约资源,在簇间多条不相交路径中,源节点根据概率选取其中的一条路径进行传输数据;一旦紧急事件发生,为收集到紧急事件数据,源节点将同时启动所有到Sink节点的不相交路径进行传输,以提高紧急性数据传输的可靠性,从而满足用户监测突发事件的可靠性要求.仿真实验表明,该算法比LEACH的数据传输有更好的可靠性.     

无线传感网中移动数据收集研究综述

无线传感器网络是目前新兴的研究热点,在众多领域有着广泛的应用。移动数据收集是近年来出现的新技术,与传统数据收集相比,它具有能耗低、可靠性高等优点,因此越来越受到工业界和学术界的重视。介绍移动数据收集提出的背景,然后对已有的典型协议进行分类描述和细致分析。最后,对比各类协议在能量保存性能、迟延性能、可扩展性、可靠性、自适应性、算法复杂度等方面的优缺点,为下一步需要改进的地方指明研究方向。