基于卡尔曼一致滤波器的WSN时间同步算法

提出一种基于分布式卡尔曼一致滤波器的无线传感器网络时间同步算法.该算法不需要将网络分层,每个节点都和它的相邻节点交换时间消息,通过分布式卡尔曼一致滤波器估计本节点的时钟偏移和频率偏移,使得全网所有节点的虚拟全局时钟逐渐收敛一致.仿真实验表明,提出的算法在多跳网络中误差累积较小,具有较高的同步精度,同时对存在节点失效或新节点加入的动态网络具有良好的可扩展性.     

异步网络中萤火虫同步改进算法研究

根据对频率同步网络中的时间同步技术的研究,现提出一种频率异步网络中的加窗耦合算法。该算法主要基于M S模型,网络拓扑中节点的相位增量摒弃传统萤火虫同步中的‘遇激则增’原则,通过加窗来筛选脉冲,进而实现节点相位突变;对于已同步的节点集合,采用周期最值原则,最终实现全网节点的频率和相位全同步。应用数学几何原理对该算法的同步性能进行了理论分析,最后通过仿真实验验证本方案,实验结果表明在频率异步网络中,该算法实现了全同步,符合预期分析。     

基于局部路由的中高速传感器网络同步算法研究

传统传感器网络的时间同步方案不适合中高速传感器网络对数据融合和大数据量传输的需要。在固定网络拓扑的结构下,存在邻居节点同步误差较大的问题。同时,全网同步并不适合中高速传感器网络中数据处理周期较长的情况。提出了一种事件触发式、局部同步的中高速传感器网络同步机制及其对应的同步路由算法,解决了邻居节点问题。仿真结果证明,该算法降低了网络中事件区域的同步开销,减小了兴趣节点间的同步误差。     

基于近邻传播的认知Ad-hoc网络分簇算法

针对认知Ad-hoc网络中可用信道动态异构和缺乏全网公共信道的特点,提出了一种基于限制消息交互次数的近部传播模型(Affinity Propagation, AP)的分簇算法。该算法通过网络中相邻节点间的消息交互和更新,在相部节点最多的信道上以可用信道最多的节点为簇首建立簇结构。为适应认知Ad-ho。网络环境的变化,降低分簇开销,算法限制AP消息的交互次数,实现了分簇算法的分布式快速收敛。仿真分析表明,算法降低了网络中的簇数目,提高了簇内平均可用信道和公共信道数目,从而为分布式频谱协作提供了高效的网络拓扑环境。     

一种节能的无线传感器网络多跳自适应时间同步算法

研究能量长期有效的时间同步协议是成功部署生命力强的无线传感器网络的一项关键策略,对此,提出一种低能耗的多跳自适应时间同步算法（MATS：Multi-hop adaptive time synchronization）,该算法设计了一套灵活的机制来调整同步模式、全网重同步周期以及每对节点同步时的信标数,并且利用最大似然估计原理同时对节点的时钟偏移和频率偏移进行估计,达到用最小的能量损耗完成长期的、全网的时间同步的目的,最后通过数学分析和仿真的方法对所提出的改进算法进行了验证。     

无线传感器网络的多跳时间同步优化算法

通过对无线传感器网络RBS时间同步算法（Reference Broadcast Synchronization,RBS）的研究,针对多跳全网的时间同步问题,提出基于环形网络拓扑的RBS环形算法（References Broadcast Bing Synchronization,RBRS）。该算法在RBS的基础上,采用广播分组和最小平方线性回归的方法实现全网时间同步。从同步误差和开销两方面对该算法和现有的RBS优化算法作理论比较。算法在众多算法中具有一定的优越性,适用于轻型、低功耗的无线传感器网络负载。使用matlab软件进行仿真,实验结果表明优化后的算法和初始算法相比误差累积小、同步开销显著减少,并且能够实现全网络的时间同步。     

一种基于分簇的分布式无线传感器网络拓扑控制算法研究

拓扑控制是无线传感器网络的一个重要研究方向。无线传感器网络中一般节点数量大,分布范围广泛且不规则,难以进行集中式控制。本文提出了一种基于分簇的分布式无线传感器网络拓扑控制(CDTC)算法。利用分簇思想将网络划分为可重叠的簇,簇内各节点按照局部最小生成树算法思想确定邻居关系,调整发送功率,生成合适的网络拓扑。仿真实验证明运行CDTC算法后,网络中节点平均发送功率明显减少,平均节点度较低,节点间干扰较少。     

无线传感器网络时间同步算法研究

时间同步技术是无线传感器网络中非常重要的协议之一,是保证传感器网络中各个节点协同工作的核心机制。根据有无参考节点将时间同步算法分为双向消息交换时间同步算法和分布式一致时间同步算法,其中双向消息同步机制广播消息交换算法和基于ACK帧的时间同步算法。这三类双向消息时间同步算法的时间同步消息发送数目逐级递减,能耗相对应降低;而分布式一致时间同步算法摒弃了参考节点的选择,同时同步所有的传感器节点,避免了参考节点失效而无法进行时钟同步的情况。基于现有研究的分析及归纳,最后给出了时间同步算法未来可能的研究方向。     

使用网络节点信息传递策略的分布式优化新算法

本文基于统计学习中众所周知的信度传播理论来研究非线性凸优化问题的分布式算法.通过对优化问题中的网络图中节点上和节点之间的计算以及信息传递过程的深入研究,结合信度传播理论得出适合分布式优化算法的信息传递策略.在集中式经典牛顿法和原始对偶方法框架下,所提分布式算法通过网络中的信息传递策略来完成设计.所提的分布式牛顿–拉夫森算法在无圈连通图情形下是集中式牛顿法的分布式实现.所提分布式原始对偶算法在无圈图情形下有集中式原始对偶算法的收敛效果,且对于有圈连通图也有较好的适应性和鲁棒性.仿真实验说明了我们所提信息传递策略和算法的收敛效果和适合的应用场景.     

无线传感器网络中基于QR分解的分布式波束形成算法

无线传感器网络(WSN)中的传感器节点相互协作构成天线阵列,通过使用波束形成技术建立一个与无人机的通信连接。为了分散节点之间的处理和通信负载,提出了基于QR分解的分布式波束形成算法。建立MATLAB仿真模型对算法的性能进行分析,然后与集中式算法进行比较。分散处理负载的代价是增加了通信成本,从而导致网络总功耗的增加。然而,每个节点的平均功率仍低于集中式算法中的簇头,这样就延长了节点的寿命。因此,该算法增强了网络的鲁棒性。     

自适应Ad hoc分布式互斥算法

Ad hoc网络的动态拓扑结构和节点自组织给分布式算法的实现带来了诸多困难.针对Ad hoc分布式互斥算法研究滞后的现状,提出了一种自适应的Ad hoc分布式算法ADMUTEX. ADMUTEX算法基于令牌查询方法,它采用Lamport逻辑时戳保证消息的时序性,避免了节点饿死.同时,它在消息复杂度与同步延迟之间作了折衷,而且它不需要节点了解系统的全局信息,能够适应Ad hoc网络的动态拓扑结构和节点频繁出入的情况.分析与仿真结果表明该算法具有较低的消息复杂度、小响应延迟和公平性.     

Algorithm of simulation time synchronization over large-scale nodes

In distributed simulation, there is no uniform physical clock. And delay cannot be estimated because of jitter. So simulation time synchronization is essential for the event consistency among nodes. This paper investigates time synchronization algorithms over large-scale distributed nodes, analyzes LBTS （lower bound time stamp） computation model described in IEEE HLA standard, and then presents a grouped LBTS model. In fact, there is a default premise for existing algorithms that controi packets must be delivered via reliable transportation. Although, a theorem of time synchronization message＇s reliability is proposed, which proves that only those control messages that constrain time advance need reliability. It breaks out the default premise for reliability. Then multicast is introduced into the transmis- sion of control messages, and algorithm MCTS （multi-node coordination time synchronization） is proposed based on multicast. MCTS not only promotes the time advance efficiency, but also reduces the occupied network bandwidth. Experiment results demonstrate that the algorithm is better than others in both time advance speed and occupied network bandwidth. Its time advance speed is about 50 times per second when there are 1000 nodes, approximately equal to that of similar systems when there are 100 nodes.     

Ad hoc网络时延受限的Steiner树启发式算法

针对Ad hoc网络时延受限的Steiner树问题,设计一个分布式的快速启发式算法DCST,该算法通过对网络中节点进行标号,并根据标号修改节点间的关联关系,建立一棵时延受限的Steiner树。在网络节点保持时间同步的前提下,算法的时间复杂度为O(n)。与现有经典的Steiner树算法相比,该算法具有明显优势。     

Markov链群一致性的水下传感器网络时钟同步算法

现有UWSNs时钟同步算法大多数同步信息交换都是采用节点对节点之间的方式进行频繁的数据交换,却忽略了节点本身通信范围内的邻居节点收到的同步信息,所以存在同步通信能耗大、同步效率低等问题,进而影响网络时钟同步的精度.因此,在分析UWSNs多目标优化网络拓扑演化过程对时钟同步的影响的基础上,在不过多地增加网络平均发射半径和通信能耗的情况下,利用群一致性、Markov链等理论,建立同步周期调节机制与时钟同步模型;然后,利用线性回归拟合方法,建立簇间同步和簇内同步机制,设计出精度好、效率高的UWSNs时钟同步算法;最后,采用仿真形式验证了该算法的相关性能.     

一种双参数拓扑推测方法

针对采用单一性能参数推测网络拓扑结构算法的问题, 如有效性与网络负载有关以及测量节点性能参数时大多需要节点间时钟的同步等, 在现有的测量方法基础上, 提出了一种不需要节点间时钟同步可以测量端到端时延抖动和丢包相关性的紧接分组对序列测量方法, 同时设计了一种综合端到端时延抖动和丢包相关性的双参数拓扑推测算法, 该算法能够适应不同的网络负载环境。最后通过NS-2仿真实验验证了该算法的有效性和准确性。     

Power control based topology construction for the distributed wireless sensor networks

Wireless sensor network consists of large number of sensor nodes with limited battery power, which are randomly deployed over certain area for several applications. Due to limited energy resource of sensors, each of them should minimize the energy consumption to prolong the network lifetime. In this paper, a distributed algorithm for the multi-hop wireless sensor network is proposed to construct a novel energy efficient tree topology, without having location information of the nodes. Energy conservation of the nodes is accomplished by controlling transmission power of the nodes. Besides, maintenance of the network topology due to energy scarcity of the gateway nodes is also proposed in the protocol. Simulation results show that our distributed protocol can achieve energy conservation up to an optimum level similar to the centralized algorithm that we have considered and can extend the network lifetime as compared to other distributed algorithms without any power control.     

Distributed mutual exclusion algorithms for grid applications: A hierarchical approach

The majority of current distributed mutual exclusion algorithms are not suited for parallel or distributed applications on a Grid as they do not consider the heterogeneity of latency on Grids. We propose two distributed mutual exclusion algorithms, based on Naimi–Trehel's token-based algorithm, which take into account latency gaps, especially those between local and remote clusters of machines. Our first algorithm exploits cluster locality by giving higher priority to critical section requests issued from nodes of the same cluster when compared to those from remote nodes. Our second algorithm adds a router layer to the first algorithm, bringing it closer to Grid network topology. Viewing each cluster as a single node, the Naimi–Trehel algorithm is applied to this router layer. Redirection of inter-cluster messages to cluster's nodes is then minimized.     

无线传感器网络拓扑三级分簇优化算法

针对大规模分布式传感器网络提出一种拓扑三级分簇结构优化算法. 通过引入传感器休眠模式, 并考虑到分簇数目较多的情况, 对多个簇头节点采用生成最小刚性图的方法进行拓扑优化, 以实现传感器网络整体能量均衡,使传感器网络具有较好的连通性和鲁棒性. 仿真实验表明, 与已有相关算法相比, 采用所提出的算法可使网络延缓出现节点死亡现象, 有利于实现网络负载均衡, 并且网络中节点整体存活时间较长, 从而延长网络的生命周期.

     

基于延迟唤醒的无线传感器网络的分布式区域覆盖算法

针对现有无线传感器网络中分布式区域覆盖算法中存在覆盖空洞现象、连通性和蚕食现象等问题,提出了一个保证区域全覆盖与网络全连通的临界条件,在此基础上,提出了一个基于延迟唤醒的分布式区域覆盖算法.该算法采用分轮机制,因此不需要预先了解网络的整体拓扑结构;基于延迟唤醒的活跃节点集选择机制在保证区域全覆盖、避免出现覆盖空洞现象的同时,减少了蚕食现象的发生.仿真实验表明,与现有分布式覆盖算法相比,该算法可在满足用户区域覆盖感知需求的基础上延长网络的生命周期.