应用于无线传感器网络的自适应TDMA协议

提出了一种应用于无线传感器网络的自适应、低功耗的时分多址接入协议AT-MAC.该协议根据应用和拓扑的变化来自适应地伸缩时帧长度,提高了信道的利用率;采用二叉树结构来方便地管理时隙分配信息;基于两跳邻域信息为节点分配时隙,减少了申请冲突.时帧长度的可变和对邻域信息的获知使得AT-MAC具有良好的扩展性和适应能力.AT-MAC还采用节能模式来减少节点的能量消耗.仿真结果表明,AT-MAC可以有效地提高信道的利用率,缩短传输时延,并减少能量的消耗.     

无线传感器网络MDC视频传输的跨层多径路由协议

将网络协议栈的跨层优化设计思想应用于多媒体无线传感器网络,提出一种基于视频编码峰值信噪比最优的跨层多径路由协议.在跨层多径路由模型中,以最大化应用层的多描述编码(MDC)峰值信噪比作为优化目标,通过物理层的丢包率测量和MDC层的信道容量估计联合确定网络层的多径路由属性,MDC的每个描述被映射到多条链路独立的路径上分别传输,最终在Sink节点进行汇聚.对随机生成的网络拓扑求取最小跳数节点的独立两路径路由和跨层多径路由,将Foreman视频分割成2个描述编码视频沿不同路由进行传输,仿真结果验证了跨层多径路由能够降低丢包率和提高平均PSNR.跨层多径路由协议能够提高MDC视频在无线传感器网络中的传输质量.     

无线局域网中一种支持QoS的协作分集算法

研究了无线局域网中发送节点选择协作的时机、方案和效益,提出一种按需协作机制——支持QoS的协作分集算法．该算法规定:仅当源节点直接发送不能达到相应业务所需的最低数据速率时,选择能够满足用户QoS需求的伙伴协作．分析和仿真表明,支持QoS的协作分集算法能避免无条件协作机制中传输出错带来的负面影响,进而显著提高系统的吞吐量．     

WSNs中基于协作通信的分簇路由算法研究

针对无线传感器网络数据信息传输可靠性,提出一种无线传感器网络中基于协作通信的分簇路由算法。该算法主要对分簇、簇间路由和簇内路由三个阶段进行了设计,依据信噪比寻找满足网络数据传输可靠性的最佳路由,实现源节点和目的节点之间的协作通信。仿真结果表明,无线传感器网络中基于协作通信的分簇路由算法能够有效地优化网络路径,提高频谱利用率,增强数据信息传输的可靠性。     

无线传感器网络扩张型时间同步协议

针对无线传感器网络时间同步问题,提出扩张型时间同步协议.协议采用尽可能同步的思想,建立节点对信息交互模型,可同步节点对通信范围并集内所有节点.算法提供多跳同步方案,采用分布式贪婪算法选取最合理的同步节点对.单跳同步实验表明,算法可扩大单跳同步范围并提供准确的时间信息;多跳同步实验表明,算法具有更高的多跳同步精度;MATLAB仿真结果证明,协议可减少同步节点数量并节省网络同步能量消耗.     

无线传感器网络分布式同步协议

针对无线传感器网络同步问题,提出分布式时间同步和分布式数据同步的解决方法.前者要求簇头网络进行局部信息交互,并采用低通滤波技术去除噪声干扰;后者为节点提供网络数据均值,要求簇头网络执行比例一致性算法,簇头在迭代过程中引入簇内节点数量.实验结果表明,分布式时间同步具备抗噪声能力,该算法在前期收敛速度最快.网格状网络和随机网络实验表明,分布式时间同步和分布式数据同步的通信开销非常低,它们的收敛速度均高于普通数据同步.     

多任务自适应能量调节的无线传感器路由协议

在多任务的无线传感器数据收集网络中,提出了一种自适应的能量调节路由协议(ACCRP-MST)。ACCRP-MST考虑剩余能量和跳数的权衡,在各源节点和汇聚节点之间找到多条节点分离的路径,实现负载均衡,然后利用多路径源路由(MSR)协议上报采集数据,减少中间节点的存储和计算开销。基于NS-2的仿真结果表明,相比于其他几种能量有效的路由协议,ACCRP-MST在一定的额外开销前提下能明显提高网络寿命,保证数据传输的可靠性,整体上有效提高了网络的性能。     

分簇无线传感器网络安全多路径路由协议

针对多路径路由难以有效抵御恶意节点对无线传感器网络网络层的安全攻击,将多路径路由与节点可信度评价进行有效结合,以节点的转发数据包成功率和包重传率作为直接信任指标,邻居节点对评价节点的信任作为间接信任指标,提出一种基于可信节点的安全多路径路由协议.为降低网络开销,只对簇头节点进行可信度评价,并利用节点信任值衡量下一跳节点的可靠性,计算能达到期望安全性要求的多路径数目,进行信任多路径路由的建立.仿真结果表明:该协议能够有效地均衡路由能耗,延长网络生存周期,保障无线传感器网络的路由安全.     

一种分环多跳的无线传感器网络分簇路由加权算法

针对无线传感器网络中考虑能量均衡问题,提出了一种基于分环多跳的路由加权算法(ring based multi-hop clustering routing weighting algorithm,RMCRW)。算法在簇头节点向内层转发的过程中,不仅考虑与内环簇头的距离,同时考虑内环簇头剩余能量问题,通过加入一个权值,选择最优簇头转发路径。仿真结果表明在区域范围比较大的环境下,RMCRW算法可以有效地延长网络生命周期。     

无线传感器网络路由协议成簇算法研究

阐述了无线传感器网络中路由协议成簇算法。在分析LEACH和SCRP的基础上,结合二者各自特点,提出了对SCRP的改进方案,并对实现算法进行了详细描述。由于考虑了网络负载平衡,该改进算法有利于提高WSN能量利用率,延长整个WSN网络的生存时间,拓展了基于簇的WSN路由协议的应用范围。     

UPMA协议在多跳分布式无线网络中的性能研究

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想改进了UPMA（User-dependent Perfect-scheduling Multiple Access)协议。改进后的UPMA协议支持节点移动性和多跳网络结构，能够保证发送节点快速接入信道，从而大大提高信道的使用效率。用仿真方法研究了多跳分布式无线网络中采用该协议时的网络性能。结果表明，改进的UPMA协议可以提供较高的通过量、较低的平均分组时延和较小的平均分组丢失率。     

一种自适应神经元无线传感器网络功率控制技术

针对传感器网络成簇过程难以建立数学模型的特点,利用人工智能技术提出了一种采用自适应神经元控制算法调整簇头功率,进而改变网络拓扑结构的方案.本算法能够根据实时系统误差,动态调整系统的控制参数,克服了在拓扑功率控制中仅仅依靠经验选择或分级调节的局限性.仿真结果显示,通过分簇拓扑控制后,网络的生存时间和通信总量有显著的增加.     

WSN中六边形集中式分簇多跳路由协议

针对节点随机分布的大规模无线传感器网络,提出了一种六边形集中式分簇多跳路由协议(HCCM)．基站根据能耗确定簇内平均节点数,并以合适的边长确定六边形完成初步分簇; 根据簇内的节点数进行分簇优化;依据节点剩余能量选择簇头及传输路径,分配合适的时隙以多跳形式完成信息的传输．仿真结果表明,与LEACH协议及其改进的协议(DE-LEACH)相比,在小规模网络中,协议HCCM延长了网络寿命,但接收的数据包数较少,性能略差; 在大规模网络中,协议HCCM提高了网络性能,比改进的协议(EECT)网络寿命延长了15%,接收的数据包增加了9.5%．     

自适应ARQ系统中基于跨层设计的优化方法

针对IEEE 802.16e系统中的混合自动重传请求（HARQ）协议,将数据链路层的子包传输机制与物理层的自适应调制编码技术（AMC）有效地结合,提出一种基于跨层设计的自适应参数优化选择方法,该方法以最大化系统吞吐量为目的,研究了HARQ子包数目和调制编码方式的联合最优解.同时,还给出了考虑链路层HARQ协议的AMC切换门限准则.仿真结果表明,该参数优化方案能够更好地匹配信道的时变特性,在增加少量复杂度为代价的前提下,实现了系统吞吐量的进一步提高.     

Hash-area-based data dissemination protocol in wireless sensor networks

HashQuery,a Hash-area-based data dissemination protocol,was designed in wireless sensor networks. Using a Hash function which uses time as the key,both mobile sinks and sensors can determine the same Hash area. The sensors can send the information about the events that they monitor to the Hash area and the mobile sinks need only to query that area instead of flooding among the whole network,and thus much energy can be saved. In addition,the location of the Hash area changes over time so as to balance the energy consumption in the whole network. Theoretical analysis shows that the proposed protocol can be energy-efficient and simulation studies further show that when there are 5 sources and 5 sinks in the network,it can save at least 50% energy compared with the existing two-tier data dissemination（TTDD） protocol,especially in large-scale wireless sensor networks.     

无线异构网络中终端的能耗分析模型

为了对无线异构网络中多模终端的能耗分析问题进行研究,通过考察终端的工作机理,利用半马尔科夫链描述终端的通信状态,从而得到终端的能耗分析方程. 相比已有的工作,提出的模型更全面地考虑了终端的工作状态,还考虑了终端发现wireless local area network(WLAN)的概率和业务类别等因素的影响. 分析结果表明,终端能耗随呼叫到达强度和呼叫持续时间增大而增大;终端能耗与话音业务的比例和发现WLAN的概率均成近似线性关系;使WLAN模块进入低能耗的等待状态并不会节省终端能耗.     

Cross-layer design of combining AMC with HARQ in cooperative relay system with perfect and imperfect CSI

A cross-layer design which combines adaptive modulation and coding (AMC) at the physical layer with a hybrid automatic repeat request (HARQ) protocol at the data link layer (LL) is presented, in cooperative relay system over Nakagami-m fading channels with perfect and imperfect channel state information (CSI). In order to maximize spectral efficiency (SE) under delay and packet error rate (PER) performance constraints, a state transition model and an optimization framework with perfect CSI are presented. Then the framework is extended to cooperative relay system with imperfect CSI. The numerical results show that the scheme can achieve maximum SE while satisfying transmitting delay requirements. Compared with the imperfect CSI, the average PER with perfect CSI is much lower and the spectral efficiency is much higher.     

移动无线mesh网络路由协议关键问题研究

为设计和改进适合MWMNs的路由协议,分析了MWMNs路由协议性能的主要影响因素,设计了MWMNs路由协议应首先考虑的链路可用性问题,在此基础上对DSR协议应用于MWMNs进行了可行性分析。研究结果显示,DSR协议由于动态机制还不够完善,没有考虑链路的可用性和可用时间等问题,并不能完全适用于MWMNs。     

Prediction-based energy-efficient target tracking protocol in wireless sensor networks

A prediction based energy-efficient target tracking protocol in wireless sensor networks (PET) was proposed for tracking a mobile target in terms of sensing and communication energy consumption. In order to maximize the lifetime of a wireless sensor network (WSN), the volume of messages and the time for neighbor discovery operations were minimized. The target was followed in a special region known as a face obtained by planarization technique in face-aware routing. An election process was conducted to choose a minimal number of appropriate sensors that are the nearest to the target and a wakeup strategy was proposed to wakeup the appropriate sensors in advance to track the target. In addition, a tracking algorithm to track a target step by step was introduced. Performance analysis and simulation results show that the proposed protocol efficiently tracks a target in WSNs and outperforms some existing protocols of target tracking with energy saving under certain ideal situations.