SWIPT网络中保障物理层安全的保密能量效率优化

针对下行多用户携能通信网络中具有非线性特征的能量收集过程,提出了一种使用连续凸逼近方法的能量收集方案.该方案考虑授权用户对信息的安全性要求,构造了具有最大化保密能量效率的优化问题,联合优化了多用户的保密速率与网络能耗.为求解该多变量耦合的非凸优化问题,采用泰勒级数转换非凸函数,在连续凸逼近和Dinkelbach理论框架内,设计了满足最大保密能量效率要求的资源分配算法,获得了授权用户所需的最小输入功率.仿真实验的结果验证了该算法在最优化系统保密能量效率上的有效性.为多输入多输出或无法获得完整信道状态信息等更真实无线携能通信网络中通信安全及能量效率的研究提供了依据.     

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。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

WSNs中路由与能量收集速率的联合优化

针对带有能量收集装置的无线传感器网络(WSNs),提出了一种路由与能量收集速率联合优化的算法。通过规划节点能量收集装置的规格和网络路由,使WSNs在满足预算约束下达到最大的数据采集速率。算法将问题建模为一个组合优化问题,并通过凸松弛和变量离散化算法,得到一组次优结果,避免了高复杂度的穷举遍历。仿真结果表明:在不同的网络规模下,该算法性能均优于对比算法。     

移动WSN中基于分簇的自适应MPACO路由算法

为节省能量开销, 延长无线传感网络生存周期, 通过对蚁群算法的研究, 提出了一种无线传感网络中基于蚁群算法的剩余能量自适应优化算法, 并通过仿真研究与无线传感器网络中的EEABR算法进行了网络生存状态比较. 实验结果表明, 本文研究的剩余能量自适应蚁群算法能够达到网络优化从而实现延长网络生命周期的目的.     

基于移动Agent的WSN多层分簇算法

针对无线传感网分簇中每轮节点能耗不均衡的问题,提出一种基于移动Agent的多层分簇(MABMC)算法.构建多层分簇能量模型,采用移动Agent技术选举每轮簇头并收集数据.仿真实验结果表明,与能量有效的多层分簇算法和低功耗自适应集簇分层型算法相比,该算法可减少网络每层轮数的能耗,提高能耗均衡度,延长网络生命周期.     

一种节能的无线传感器网络报文优化算法

针对传感嚣数据传输过程中报文的有效数据比例较低所造成的能量浪费问题,提出一种基于无线信道误码率的报文优化算法（BGPP）,该算法根据接收者反馈的无线信道的误码率动态调整发送报文的长度,采用无损的数据聚集方法来提高报文中的有效数据比例．实验结果表明,BGPP算法可以适应无线信逆状态的动态变化,在无线信逆误码率较低的情况下具有较好的节能效果。     

基于动态数据压缩的能量采集无线传感网络数据收集优化

针对能量采集无线传感网络（WSN）中的数据收集优化问题,考虑传感器节点能量采集的时空变化特性,提出一种基于节点动态采样速率和数据压缩的策略,以实现网络中采样数据总量的最大化。首先,提出一种根据节点的邻居信息决定其最优压缩策略的本地压缩算法,基于节点在数据汇聚树中的拓扑位置考虑其数据接收和转发能耗,逐渐增加其采样速率直到其总能耗到达采集能耗阈值。接着构造网络性能的全局优化问题并提出一种启发式的算法,通过迭代求解线性规划问题计算最优的采样速率和压缩策略。实验结果表明,与现有的自适应传感和压缩率选择方案相比,所提出的两种数据收集优化算法能够维持更加稳定的传感器节点电量水平并实现更高的网络性能。     

基于加权的无线传感器网络优化覆盖算法

针对无线传感器网络探测网络环境的自适应休眠算法(Probing Environment and Adaptive Sleeping,PEAS)在节点调度过程中,存在节点能耗不均衡、网络的生命周期较短的问题,提出一种基于加权的优化覆盖算法。该算法对最小频繁项的目标所对应的传感节点按能量高低进行划分集合,使各集合能够独立覆盖最小频繁项的目标,以达到局部的优化。考虑到传感节点覆盖目标数和剩余能量对无线传感网络生存周期的影响,对边缘未覆盖的目标节点采用加权的方式进行覆盖。仿真结果表明:该算法能够均衡网络节点的能耗,有效地延长了网络的生命周期。     

无线传感网络中覆盖能效动态控制优化策略

能量约束是无线传感网络测量控制的关键问题之一.本文针对移动节点位置优化问题,提出了无线传感网络通信能耗评价指标,采用微粒群优化策略更新节点位置,使无线传感网络具有更强的灵活性和能效性.利用Dijkstra算法获得网络最优通信路径计算能耗评价指标.采用动态能量控制策略使空闲节点进入睡眠状态减少网络运行能耗.通过优化能量指标降低了通信能耗,实现了无线传感网络覆盖与通信能量消耗的合理均衡.对移动目标跟踪仿真表明,覆盖能效优化算法与动态能量控制策略相结合提高了无线传感网络覆盖的能效性.     

无线传感器网络中能量有效自适应路由算法研究

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于无线传感器节点能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立无线传感器网络生存周期的数学优化模型,并针对最小能耗路由的能耗不均衡问题和能量均衡路由的能耗开销问题,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间发送数据的能耗,提出一个适合无线多跳传感器网络的自适应路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期。     

无线传感器网络中能量有效自适应路由算法研究

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于无线传感器节点能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立无线传感器网络生存周期的数学优化模型,并针对最小能耗路由的能耗不均衡问题和能量均衡路由的能耗开销问题,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间发送数据的能耗,提出一个适合无线多跳传感器网络的自适应路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期。     

一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法

针对现有无线传感器网络分簇路由算法的网络生命周期短、能量消耗不均衡等问题,结合节点的能量采集技术,提出了一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法。考虑到实际环境中节点能量补给不稳定,根据节点的剩余能量和当前能量自补给状态,设计了能量均衡的簇头选举机制和簇间多跳机制。仿真结果表明,在延长网络生命周期和均衡全网能量消耗方面,该算法优于采用相同能量补给规律的传统分簇路由算法(LEACH算法和SEP算法)和其他基于能量自补给的分簇路由算法(PHC算法和EBCS算法)。     

Energy efficient multicast routing in ad hoc wireless networks

In this paper, we discuss the energy efficient multicast problem in ad hoc wireless networks. Each node in the network is assumed to have a fixed level of transmission power. The problem of our concern is: given an ad hoc wireless network and a multicast request, how to find a multicast tree such that the total energy cost of the multicast tree is minimized. We first prove this problem is NP-hard and it is unlikely to have an approximation algorithm with a constant performance ratio of the number of nodes in the network. We then propose an algorithm based on the directed Steiner tree method that has a theoretically guaranteed approximation performance ratio. We also propose two efficient heuristics, node-join-tree (NJT) and tree-join-tree (TJT) algorithms. The NJT algorithm can be easily implemented in a distributed fashion. Extensive simulations have been conducted to compare with other methods and the results have shown significant improvement on energy efficiency of the proposed algorithms.     

NOMA系统异构网络中联合用户关联和功率控制协同优化

针对非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统的两层异构网络,提出了基于效用函数最大化模型的用户关联与功率控制协同优化问题.在该问题中将系统总能效作为效用函数,在一定的用户服务质量要求(QoS)和最大功率限制约束下,提出一种联合用户关联和功率控制的算法.该算法首先将原问...     

传感器网络中一种支持多分辨率区域查询的数据存储方法

在传感器网络中,考虑到节点的通信开销在节点总能量开销中的比重大,以及用户由粗到细分辨率的不同查询需求,有必要在传感器网络中建立支持多分辨率的数据存储机制.首先提出了一种支持多分辨率的数据压缩存储策略 MDCS,节点基于 MDCS在网内产生多分辨率的近似结果;其次,给出了一种基于 MDCS的区域查询处理方法,根据用户给定的分辨率阈值去网内作区域查询处理,并将结果返回给用户.模拟实验表明,基于 MDCS的区域查询处理方法能够高效、低能耗地支持多分辨率的区域查询操作.     

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。     

A novel optimization-based bandwidth-aware minimum power multicast routing algorithm in green wireless networks

Multicast routing in wireless networks that possess the wireless multicast advantage could significantly reduce the power and energy consumption. However, this kind of multicast routing that only addresses the transmission radius coverage might not be able to meet the bandwidth requirement of the users. As a result, additional transmissions are required to incur more energy consumption and carbon dioxide emissions that make existing algorithms not applicable to bandwidth constrained applications. In this paper, for the first time, we address the bandwidth aware minimum power multicast routing problem in wireless networks where the objective function is to minimize the total power consumption subject to the users?? bandwidth requirements. This problem is a challenging cross-layer design problem that requires seamless and sophisticated integrated design in the network layer (multicast routing) and physical layer (bandwidth-aware wireless transmission and power control). We first formulate this problem as a mixed integer linear programming problem and then propose a Lagrangian relaxation based algorithm to solve this problem. Numerical results demonstrate that the proposed approach is a sound green networking algorithm that outperforms the existing power efficient multicast routing approaches under all tested cases, especially in large bandwidth request, fine radius granularity, large group size and sparse network.     

无线传感器网络中一种节点负载均衡的分簇算法

无线传感器网络节点的能量有限,而分簇算法能有效解决节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题。在网络路由分簇的基础上,提出了一种节点负载均衡的分簇算法。该算法对经典的分簇协议LEACH的簇头选择机制进行了改进,应用量子粒子群对簇头选取进行优化。为解决算法后期易陷入局部极小的问题,采用了基于群体适应值方差的早熟判断机制,结合模拟退火算法进行局部优化。仿真结果表明:该算法使网络节点负载更均衡,有效提高了无线传感器网络的性能。