实时无线传感器网络的跨层优化设计

首先概述了当前传感器网络的特点和发展现状,然后提出一种实时无线传感器网络的跨层设计方案,并详细阐述了该体系结构中各层的主要功能,最后总结了该优化设计。     

无线传感器网络中的跨层安全设计

无线传感器网络(WSNs)发展迅速,可广泛应用于军事、工业及科学等领域。传感器网络在无线信道中工作,其节点有限的能源、计算能力、存储能力使得其面临着严重的安全问题。已提出的许多安全方法都基于分层设计的概念。分析了分层安全设计的局限性,回顾了现存的W SNs的安全设计方案,提出了一些新的跨层解决办法,并指出了传感器网络中跨层安全的研究方向。     

无线传感器分级休眠模型的研究

为了提高无线传感器的有效工作时间,在无线传感器处于等待状态时,令其休眠是重要的一种降低功耗策略.分析已有的两种无线传感器分级休眠能耗模型的特点,指出这两种模型是单部件无线传感器分级休眠模型,它们不适用于多部件组成的无线传感器.从而分析由双部件组成的无线传感器分级休眠能耗模型,推导了最小有效休眠时间公式,并指出了这个模型的改进之处.由已有的实验数据计算可知,双部件模型较单部件模型的最小有效休眠时间公式有较大的改进.     

无线传感器网络中节点传输能效跨层分析模型

在无线传感器网络中,节点的传输能效一直是国内外学者研究的首要问题。从物理层、MAC层协议角度分析了数据传输的能耗问题,给出了在单跳传输的过程中节点所消耗的能量,进而提出了数据传输能效跨层分析模型。分析了无线传感器网络中数据传输的电路机制及能耗,给出了CSMA传输机制的能耗概率模型,结合无线传感器网络中MAC层的RTS-CTS-ACK握手机制,提出了数据分包传输的能效分析模型。通过数值分析,说明提出的数据传输能效分析模型是可行并且有效的。     

异构无线传感器网络的基础层MAC协议设计

多跳分层异构无线传感器网络(WSN)包含周期性短数据和明显方向性数据流,根据该特点,设计一种异构传感器网络基础层MAC协议(GFN-MAC),以均衡降低基础层的能量消耗和时延.异构无线传感器网络基础层在分簇时使用CSMA协议,完成分簇后节点运行GFN-MAC协议,利用交错的周期倍增同步休眠调度模式,使不同层节点运行不同频率的激活/休眠周期.仿真结果表明,与完全同步和交错同步调度方案相比,GEN-MAC的通信时延和系统能耗较低,吞吐量较高.     

无线传感器网络SOC芯片的低功耗设计

该文提出了一种无线传感器网络节点的SOC解决方案,介绍SOC设计的要点及VLSI低功耗设计的特点,在此基础上,着重分析了无线传感网络节点的体系结构,并从系统级,结构级,RTL级及物理设计几个方面阐述了无线传感网络节点芯片的低功耗设计。整个设计在FPGA上通过验证,并且完成了芯片的物理设计。     

无线传感器网络中基于信息质量的跨层QoS支持

本文中提出了一种基于数据的信息质量而提供QoS支持的跨层协议，文中先阐述了无线传感器网络与传统网络在QoS支持上的不同的需求和特点，并提出了跨层优化的概念，指出无线传感器网络采用跨层优化的可行性和必要性？本文通过划分优先级来对网络提供不同的服务质量．数据包的优先级主要反应了数据包中所含的信息质量，由网络的应用层决定，而后再根据数据优先级的不同在MAC层提供不同的服务，从而实现跨层的QoS支持。     

无线传感器网络中基于信息质量的跨层QoS支持

本文中提出了一种基于数据的信息质量而提供QoS支持的跨层协议,文中先阐述了无线传感器网络与传统网络在QoS支持上的不同的需求和特点,并提出了跨层优化的概念,指出无线传感器网络采用跨层优化的可行性和必要性.本文通过划分优先级来对网络提供不同的服务质量.数据包的优先级主要反应了数据包中所含的信息质量,由网络的应用层决定,而后再根据数据优先级的不同在MAC层提供不同的服务,从而实现跨层的QoS支持.     

基于OPNET的无线传感器网络节点跨层设计

无线传感器网络是一类由大量位置相对固定的节点所组成的无线通信网络,其节点能量、计算和通信能力都非常有限,因此,传统网络的层次设计和网络协议都难以应用到无线传感器网络中。为解决这些问题,该文在传统网络层次设计思想的基础上,提出了适用于无线传感器网络节点的跨层网络模型,基于OPNET网络仿真工具实现了节点的跨层网络模型设计,在此基础上实现了无线传感器网络中路由选择和数据汇聚等典型应用的仿真。结果表明,新的跨层网络模型能够很好地描述节点各个层次的功能,便于网络协议的综合设计和集中优化。     

无线传感器网络跨层参数模型设计

通过对现有多种无线传感器网络（WSNs）跨层协议的分析和研究,提出一种新型的跨层参数参考模型。该模型给出WSNs中网络层、数据链路层以及物理层等各层次之间相互影响的参数。在此基础上,分析该模型中网络各层次参数之间对网络性能的影响。最后通过对多个参数进行仿真实验,得出各参数对网络性能的影响情况,并作出理论分析,从而验证该模型的有效性。     

无线传感网使用网络编码的新型数据传输方法

网络编码能提高无线传感器网络数据传输可靠性,针对现有基于网络编码的数据传输策略随机选取编码向量和使用固定路径所带来的缺陷,设计了一个新的编码矩阵构造方法,并提出了一种新型的基于网络编码的可靠数据传输方法。该编码方案能保证任意k个编码向量线性无关,且不用传输编码向量。数据转发使用"区域推进"机制,自动选取最佳转发节点,将数据包可靠地向sin"k推进",并实现了最少冗余传输和网络均衡能耗。分析与仿真表明,新的数据传输策略能消除现有方法的缺陷,提高数据传输可靠性,降低能耗。     

基于信任机制的无线传感器网络可靠传输路由协议

在无线传感器网络中,针对异常事件监测时会出现大量数据发送引起网络拥塞、数据包无法可靠传输的问题,提出一种基于信任机制的可靠传输路由协议(RTRPT)。该协议提出了梯度分簇模型以选取簇头节点。在无异常事件发生时,通过转发能量阈值找出传输数据的邻居节点,进行数据传输。同时对这些节点进行转发概率与历史信任度计算得到直接信任度,再通过这些节点交互间接评价得到间接信任度。将直接信任度、间接信任度、距离度量和剩余能量作为评价指标,量化后通过熵权法得到邻居节点的综合信任。在异常事件发生时,节点仅需选择综合信任度最大的邻居节点作为转发节点,建立路由路径。使用OMNeT++进行仿真验证,RTRPT与TSRP、ESRT相比,在传输大量数据包时节点丢包率分别降低69.4%、52.7%;节点传输延迟分别降低53.6%、34.8%;网络生命周期分别延长32.5%、15.7%。仿真结果表明,RTRPT能有效减少丢包、降低传输延迟、延长生命周期。     

一种周期性无线传感器网络的跨层优化模型

基于跨层优化协议,提出了一种跨层优化模型。首先基于跨层优化协议的能量效率树与调度器,根据不同目标建立了三个目标成本函数;然后,为能量效率树与调度器设计了一系列合理的限制条件,并设计了网络数据传输延迟的上、下界来提高最优解的求解速度;最终,利用求解软件获得网络生命期的最优解,同时降低了网络数据传输的延迟。仿真试验结果证明,与原跨层优化协议相比,本算法提高了网络生命期、吞吐量,并降低了传感网络中数据传输的延迟。     

无线传感器网络拓扑的监控与维护

以ZigBee协议为基础,提出了一种新的无线传感器网络拓扑结构的监控和维护方法。创新性地设计了基于叶子节点的通讯模式,该模式运用协议栈自有运行流程来获取节点的加入或丢失信息、实现网络拓扑的监控,并通过设计一种基于关联表的链表式存储结构来进行动态网络拓扑的维护。经过在实际办公环境监控平台上验证表明,该方法数据传输量小,资源占用少,操作简便,具有较强的应用推广价值。     

生物启发的无线传感执行网络协同方法

本文针对无线传感执行网络(wireless sensor and actor network,WSAN),在昆虫生物种群协作机理的启发下,提出了一种WSAN协同方法,以改善网络传输可靠性、节能与执行效率.首先,针对传感器节点与执行器节点之间的协作,提出以信息传递能耗和剩余能量衡量中继节点选择概率的效能协同机制,以及包含区域中继、影响因子和学习因子3个保障单元的组织协同机制.进而,针对执行器--执行器间的协作,引入学习因子作为组织协同机制中的一个保障单元.最后,给出了算法执行的流程,并通过仿真验证了方法的优越性.仿真结果表明,采用本文提出的协同机制,不但优化了WSAN信息传递路径,而且在执行器节点间协作中选择优势节点参与信息处理和决策,降低了网络能耗,同时提高了网络执行效率.     

Fault tolerant data transmission reduction method for wireless sensor networks

World Wide Web - Several theoretical studies have clearly demonstrated that the Dual Prediction Mechanism (DPM) remains the most efficient technique for data reduction in Wireless Sensor Networks...     

一种无线传感器网络冗余节点状态调度方法

覆盖质量与能量均衡是制约无线传感器网络规模与生存时间的重要因素.针对大规模无线传感器网络中,如何满足一定覆盖率条件的同时,延长网络生存时间这一问题,在LDAS基础上引入基于容忍覆盖区域的感知模型,提出了一种冗余节点的状态调度方法.该方法加入基于剩余能量的冗余判别因素,并通过预休眠节点选举机制,避免了相邻节点同时休眠或工作的情况发生,提高了覆盖效率.仿真实验证明了本方法的有效性,该方法在覆盖质量和能量均衡方面都有较好的表现.     

距离度量法聚类的无线传感器网络路由算法

为提升无线传感器网络簇头分布效果及簇头节点选取质量,提出基于节点间距离改进的K均值聚类路由协议算法.通过节点间最远距离及各节点距离对比方法,确定出K个规模差异小的簇群;根据不同簇群的位置、节点数目和总能量的差异,簇头选举阶段引入能量因子、质心因子和距离因子提高选取的簇头质量.实验结果表明,在网络区域内簇群分布均匀,簇头选取质量更佳,能够有效均衡全网能量,达到延长网络生命周期的目的.     

一种长距离链式无线传感器网络节点部署方法

为了更可靠、高效地将无线传感器网络应用到长距离工程监测中,针对其单覆盖的特点,提出多汇聚节点的双链式结构部署节点的方法,并用不等间距的优化部署方法部署传感器节点,进一步均衡整个网络能耗,同时给出了各跳间距的计算公式;分析和仿真表明,多汇聚节点的双链式优化部署方法适合长距离传输,并可克服个别传感器节点因转发数据而过度消耗能量过早死亡的缺陷,使得各传感器节点均衡能耗,显著地延长了网络的生命周期.     

A Delaunay Triangulation based method for wireless sensor network deployment

To obtain a satisfied performance of wireless sensor network, an adaptable sensor deployment method for various applications is essential. In this paper, we propose a centralized and deterministic sensor deployment method, DT-Score (Delaunay Triangulation-Score), aims to maximize the coverage of a given sensing area with obstacles. The DT-Score consists of two phases. In the first phase, we use a contour-based deployment to eliminate the coverage holes near the boundary of sensing area and obstacles. In the second phase, a deployment method based on the Delaunay Triangulation is applied for the uncovered regions. Before deploying a sensor, each candidate position generated from the current sensor configuration is scored by a probabilistic sensor detection model. A new sensor is placed to the position with the most coverage gains. According to the simulation results, DT-Score can reach higher coverage than grid-based and random deployment methods with the increasing of deployable sensors.