无线多跳网络联合拥塞控制和功率分配的快速二阶算法

针对节点功率受限的无线多跳网络,研究业务流路由确知时的联合功率分配、流量分配和拥塞控制问题,并基于原始对偶内点法设计一种具有二阶收敛性能的算法.该算法利用矩阵分裂方法实现业务流源速率和节点功率的分布式更新,最终优化网络效用.仿真结果表明,算法能有效降低网络中的功率消耗,提高网络的能量效用,同时相较于传统拉格朗日对偶分解法,所提出算法具有非常好的收敛性能.     

无线自组织网络中基于网络编码的可靠中继多播方案

无线自组织网络由于节点能量受限、无线链路可靠性较差等特性使得在设计数据可靠传输方案时必须考虑上述问题.提出了一个无线自组织中基于网络编码的可靠中继多播方案,本方案让一部分接收节点担当信源节点的发送任务,以中继的形式完成链路失效率较高的节点的传输.理论分析和数值分析结果表明,所提出的方案是可行的,在一定程度上提高了无线自...     

无线Ad Hoc网络功率控制研究

无线Ad Hoc网络是一个能量受限网络,网络中的节点依靠有限的电池能源供电,任何一个节点的能量耗尽,都会影响整个网络的性能.功率控制技术不但可以解决无线Ad Hoc网络的节能问题,同时还能够提高网络的性能.本文讨论了无线Ad Hoc网络中功率控制的作用、原则和要求,功率控制对整个系统的影响以及功率控制的研究进展.最后给出了无线Ad Hoc网络中功率控制的发展方向.     

基于博弈理论的无线传感器网络融合路由

主要研究了无线传感器网络路由路径的链路质量及节点剩余能量对网络整体可靠性及能效的影响,提出了无线传感器网络数据融合可靠路由的博弈论模型。该模型的求解属于NP问题,论文还提出了一种基于节点效用进行路由选择的分布式实现算法。仿真结果表明该算法能提高网络路由路径的可靠度和能效性。     

无线传感网中混合业务下的触发式流控制算法

无线传感器网络中,节点所具有的能量和通信能力等都十分有限,如何设计有效的协议及算法,利用有限的资源高效地完成诸多任务,成为无线传感器网络设计所面临的一大挑战.考虑接收容量模型,研究了无线传感器网络在节点接收容量和能量联合受限情况下,面向混合业务时的效用公平流控制问题,并针对传统对偶分解算法存在着收敛速度慢、步长不易调节、通信负荷大等缺陷,进一步提出了基于事件触发的分布式求解算法.理论分析与仿真验证均表明:使用事件触发算法时,传感节点的平均广播周期比使用对偶分解算法时大很多,大幅度降低了无线传感器网络节点间的通信量,减少了网络的通信开销.仿真结果显示:与对偶分解算法相比,分布式事件触发算法具有收敛速度快、对网络规模扩展的适应性强等优势;与传统的速率公平流控制机制相比,所提的效用公平流控制模型能够更加适应弹性与非弹性业务共存的网络场景.     

无线传感器网络最大生命期通信模型研究*

提出一种新的无线传感器网络最大生命期通信模型,研究了无线传感器网络中多源多链路多基站的最大生命期问题.为均衡数据流量分布,源节点产生的数据可以通过多条链路转发到多个基站.针对无线传感器网络能量和带宽受限等多约束条件,建立以网络最大生命期为最优目标和以降低节点处的数据量为次优目标的线性规划模型,依靠现有的分布式算法解决该模型.通过仿真实验验证了通信模型在多基站环境中的性能,并表明所提出的模型能够有效地延长网络生命期.     

mesh网络中基于效用转发的网络编码算法

在已有的无线Mesh网络路由算法的基础上,针对网络的动态变化性和差异性等因素带来的问题进行了研究,提出一种基于效用转发的网络编码算法.首先利用节点间的历史通信数据,动态获取不同网络环境下影响效用值的各因素所占的权重值;然后在簇头节点和汇聚节点处进行二维随机线性网络编码,结合节点的剩余能量、效用值和丢包率判断节点能否进行编码,并且采用编码包优先传输的策略转发数据包;最后综合利用网络时延、效用值和节点间的跳数,选择最优的下一跳转发节点.仿真结果表明,该算法能更好地提升数据包的转发效率,降低传输时延,提高网络的性能.     

基于灰色模型的无线传感器网络动态功耗管理研究

传感器节点能量受限是制约无线传感器网络使用寿命的关键因素,为了节约传感器网络的能量,提出了灰色模型的动态功耗管理(DPM)方法.该方法利用传感器节点上的历史数据应用灰色模型预测未来值,预测过程中可以动态调整预测参数,实现自适应预测,和小波自回归预测算法相比,提高了预测的准确性.基本思想是根据Sink节点上的数据来决定整...     

无线传感网络中拥塞控制与路由的跨层设计:分布式牛顿法

无线传感网络应用广泛, 其性能与路由选择和拥塞控制密切相关. 致力于拥塞控制与多径路由的跨层优化, 以实现在链路容量受限和节点能量受限情况下的无线传感网络效用最大化. 针对对偶次梯度算法具有收敛速度慢与信息交互量大等缺陷, 设计了具有二阶收敛性能的分布式牛顿算法来实现网络效用最大化. 通过矩阵分裂技术, 实现了只需单跳信息交互的牛顿对偶方向的分布式求解方法. 仿真结果表明, 分布式牛顿算法的收敛性能显著优于对偶次梯度算法.     

一种基于Chord算法的MANET的优化策略

论述了基于P2P计算模式的网络模型和无线移动自组织网络技术,研究了P2P和MANET两种网络存在的差异,分析了Chord算法的原理以及它的优缺点.在此基础上,提出了基于MANET架构的改进Chord算法,通过在MANET物理拓扑上构建P2P网络覆盖层实现基于DHT的路由算法,采用消除重复路由和利用邻居节点的方法有效缓解了结构化P2P算法中存在的绕路问题.实验证明新算法有效提高了无线移动自组织网络路由性能,为开发高效、可用的移动自组织网络路由协议奠定了基础.     

一种新的传感器网络能量收集优化技术

针对无线传感器网络能量严格受限和节点间能量不均衡的问题,建立无线信息和功率同时传输的协作MIMO通信模型;针对如何获取系统的最佳能量效率的问题,提出一种新的有效资源分配算法。仿真分析和原型实验结果表明,新的有效资源分配算法在迭代次数达到12时收敛,能量效率随发射功率额度的增加而迅速增加,当最大发射功率额度达到3dBm时能量效率趋向平稳;与SISO传输的能耗相比,采用协作MIMO信息和功率同时传输的技术能节省1个以上的能量级,并能得到较高的网络效用。     

Energy-efficient cooperative routing in BER constrained multishop networks

Due to the limited energy supplies of nodes, in many applications like wireless sensor networks energy-efficiency is crucial for extending the lifetime of these networks. We study the routing problem for multihop wireless ad hoc networks based on cooperative transmission. The source node wants to transmit messages to a single destination. Other nodes in the network may operate as relay nodes. In this paper, we propose a cooperative multihop routing for the purpose of power savings, constrained on a required bit error rate (BER) at the destination. We derive analytical results for line and grid network topologies. It is shown that energy savings of 100% are achievable in line and grid networks with a large number of nodes for BER = 10⁻⁴ constraint at the destination.     

Termite-hill: Performance optimized swarm intelligence based routing algorithm for wireless sensor networks

A wireless sensor network (WSN) is a large collection of sensor nodes with limited power supply, constrained memory capacity, processing capability, and available bandwidth. The main problem in event gathering in wireless sensor networks is the formation of energy-holes or hot spots near the sink. Due to the restricted communication range and high network density, events forwarding in sensor networks is very challenging, and require multi-hop data forwarding. Improving network lifetime and network reliability are the main factors to consider in the research associated with WSN. In static wireless sensor networks, sensors nodes close to the sink node run out of energy much faster than nodes in other parts of the monitored area. The nodes near the sink are more likely to use up their energy because they have to forward all the traffic generated by the nodes farther away to the sink. The uneven energy consumption results in network partitioning and limit the network lifetime. To this end, we propose an on-demand and multipath routing algorithm that utilizes the behavior of real termites on hill building termed Termite-hill which support sink mobility. The main objective of our proposed algorithm is to efficiently relay all the traffic destined for the sink, and also balance the network energy. The performance of our proposed algorithm was tested on static, dynamic and mobile sink scenarios with varying speed, and compared with other state-of-the-art routing algorithms in WSN. The results of our extensive experiments on Routing Modeling Application Simulation Environment (RMASE) demonstrated that our proposed routing algorithm was able to balance the network traffic load, and prolong the network lifetime.     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统

电线故障会引起火灾,对电线温度、电流进行在线监测能预防事故发生。设计了采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统,系统由传感节点、中继节点、路由节点、服务器和客户端组成。采用自供电技术解决无线传感网络监测系统中传感节点不能持续供能的问题,对传感节点工作状态进行控制以降低传感节点能耗,传感节点具有体积小、能耗低、不用更换电池等特点。分析自供电条件下,无线传感网络的网络结构,引入中继节点,延伸通信距离。将系统用于电线安全监测,该系统通信可靠、工作时间长、数据实时、人机操作方便,为电线安全的监测提供了技术支持。     

基于能量树的无线传感器网络密钥管理方案

有效的密钥管理方案是实现传感器网络安全通信的前提。针对分簇式无线传感器网络,提出一种基于能量树的密钥管理方案。将网络中节点按树型结构进行管理,并将每个节点的能量值作为树中各边的权值,树根按权值分发不同的秘密信息。簇头间通信密钥借助Blom矩阵的思想生成。分析表明,该方案有效地节省了节点的能量,并提供了较强的可扩展性、节点的抗捕获性和网络的可靠性等安全性能。     

一种无线传感器网络的多优先级数据聚集协议

无线传感器网络当前已成为一种新的分布计算模式，由于大部分无线传感器网络中节点的能源是不可补充的，因此需使用数据聚集协议提高整个网络的生命周期，传统的数据聚集协议不能保证网络中的高实时性数据的延迟较低．文中提出的DAIDA协议根据节点上的流量状况及数据的不同优先级要求自适应地调整数据链路层发送的数据包的大小，模拟结果表明，高实时性数据通过网络的延迟低于低实时性数据的延迟，并且延长了无线传感器网络的生命周期。     

基于离散粒子群优化的工业无线网多信道分配算法

在充分考虑工业无线节点低能耗要求的基础上,提出一种工业无线网发射功率调节算法.在保证网络连通度的前提下,使无线节点发射功率尽可能小.同时,利用离散粒子群优化算法,提出一种解决工业无线网多信道分配问题的离散粒子群优化多信道分配算法（DPSO-CAA）.对标准离散粒子群优化算法加以改进.提高了所提出算法的全局搜索能力.通过将DPSO-CAA算法与已有算法进行的仿真对比实验,表明了所提出的DPSO-CAA算法能有效地降低数据碰撞和同信道干扰,而且能降低无线节点能耗.     

一种适用于无线传感器网络的功率控制MAC协议

功率控制技术通过减少节点的发射功率来降低能耗,但节点间不对称的发射功率会增加网络的冲突概率并降低吞吐量.根据实际环境中的节点部署情况,引入了基于Pareto分布的系统模型.研究了传感器网络中功率控制技术在节省能量方面的性能,提出了一种基于SMAC(sensor-MAC)可适用于无线传感器网络的功率控制MAC(media access control)协议.此协议使用功率控制调度算法选择最优相邻节点,使网络中节点的拓扑连接得到优化,在保证网络连通性的同时,降低通信的冲突率,扩大网络的吞吐量.信息的传递以最优功率发射,并使通信节点具有反作用冲突节点的能力,从而在降低网络能耗的同时保证了节点间通信的公平性.实验仿真结果显示,与现有的几种重要方案相比,新的功率控制MAC协议使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间.     

双核架构在无线传感器网络节点设计中的应用

研究了采用超低功耗监控微控制器和高性能微处理器相结合的双核架构的无线传感器网络节点的实现.通过选用合适的芯片,从硬件上构建了基于双核架构节点的无线传感器网,基于APTEEN网络路由协议,根据实验环境将层次结构简化为平面结构,并进行了性能测试,将测试结果与现有的基于单核架构节点的的无线传感器网进行比较.结果表明双核架构在低功耗和高性能之间取得了平衡点,相对于单核结构具有以更低的功耗获取更高性能的优势.