基于网络效用与寿命的无线传感器网络跨层优化

为有效提高无线传感器网络在节点能量、存储与计算能力资源受限条件下的网络能力,提出了一种基于网络效用与功耗的跨层资源优化算法。综合物理层功率控制、Mac层接入控制、传输层流量控制模型,以网络效用和寿命为优化目标,建立了以拥塞代价和能量代价为基础的网络协同优化机制,采用垂直分解理论实现优化目标的逐层分解,推导出基于节点的功耗、链路接入概率和速率的更新公式,实现了分布式的优化解决方案。     

基于蚁群优化算法的无线传感器网络跨层路由协议

针对无线传感器网络对实时性、鲁棒性及能耗平衡要求较高的特点,提出了基于蚁群算法和跨层优化的无线传感器网络路由协议ABCRO（Ant-Based＆Cross-layer Routing Optimization）。算法综合考虑各层之间的信息共享机制,将链路的通信开销和链路通信情况以数据的形式转换为网络性能优良的评估参数;通过将接纳控制网络节点机制、信息素禁忌表的双向更新、节点剩余能量信息维护及跳数更新等信息加入路由选择公式,有效增强算法的可扩展性,降低通信过程中的拥塞问题。仿真实验表明ABCRO算法能够较快的寻找出一条最优的路径,从而平衡网络能耗,降低冲突率,有效提高网络整体性能,延长网络寿命。     

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.     

延长无线传感器网络生存周期的跨层算法

为了延长无线传感器网络(WSNs)的生存周期,提出了联合优化物理层和网络层的跨层算法.首先通过物理层的功率控制方法,初步确定可能参与通信传输的传感器节点候选集;然后在节点候选集中,综合考虑传感器节点的接入概率、端到端通信链路的单跳成功传输概率和端到端通信链路的能量效率,以达到均衡性地进行网络层路由选择的目的,实现传感器网络的端到端通信传输过程.仿真结果表明,在保证能量效率的同时,该算法可以有效地延长无线传感器网络的生存周期.     

基于动态规划优化传感器网络寿命的算法

根据多跳无线传感器网络的特点,为了优化网络中节点的生存时间,提出了一种求解无线传感器网络寿命Pareto最优的集中式算法.熵是系统平均程度的度量,通过证明最大熵函数与传感器网络寿命Pareto最优的等价关系,建立了求解传感器网络最大熵函数的动态规划模型,将复杂的多目标线性规划问题转换成单目标动态规划问题.理论分析和仿真研究结果表明,新算法能够快速有效地获得网络寿命的Pareto最优解,达到了优化传感器网络寿命的目的,提高了系统的可实现性并降低了计算复杂度.     

基于连接低干扰的无线Mesh网络信道分配算法研究

为合理地分配和利用无线信道资源,研究者们提出了许多关于多射频多信道无线Mesh网络的信道分配算法。该文针对无线Mesh网络的信道分配算法,以连接低干扰信道分配算法(CLICA)为基础,以提高网络容量(吞吐量)为目标提出了一种改进算法。该算法根据网络中各链路的干扰度来计算网络干扰度,通过减小网络的干扰度来提高网络吞吐量,以实现最小化网络干扰度的目标。构建信道分配的数学优化模型,通过NS2仿真验证比较改进前后算法的性能,求解出最优的信道分配。     

无线传感器网络快速数据收集的聚集调度方法

为了快速收集传感器节点数据,研究了最短时间聚集汇播的传输调度问题. 针对聚集调度中的传输链路选择问题,提出了对数聚集树构造方法,仿照理想情况下的最优聚集树结构对传输链路进行了优化选择;针对聚集调度中的时间片分配问题,提出了基于链路效用的时间片分配方法,以发送节点对其竞争节点的影响作为链路效用,优先为效用值较大的链路分配时间片,增加并行传输. 对比实验结果显示,该算法得到的数据收集时延在多数网络部署场景下比现有算法降低10%以上,且在网络密度较大、半径较小的场景中具有更好的相对性能. 实验结果表明,新提出的算法是一种有效的快速聚集汇播调度算法.     

基于网络编码的无线传感器网络生存时间最大化

结合网络编码理论,研究了无线传感器网络生存时间的最大化问题。首先,基于物理层广播特性提出了一种新的超图模型,用以描述无线传感器网络中基于网络编码的信息传输;并在此模型基础上,提出了一种基于超弧的网络能耗线性测量模型,将无线传感器网络生存时间的最大化问题描述成为多约束条件下的网络流量优化分配问题。实验结果表明:本文提出的优化问题更符合无线传感器网络中信息传输的本质特征,能够为基于无线广播的网络编码实现合理的资源分配。此外,在无线传感器网络中应用网络编码确实可以提高整个网络的生存时间。     

考虑网络吞吐量的异构无线传感器网络分簇路由算法

针对在异构无线传感器网络信息聚类过程中,当层数为3～5层时,存在网络吞吐量较低的问题,提出一种异构无线传感器网络分簇路由算法.分析异构无线传感器网络能耗的无线电一阶模式,构建异构无线传感器网络的能耗模型.当簇群请求节点接收到发送于簇头的码分多址编码与时分多址时隙后,转发数据并使其稳定传输;引入狼群算法建立路由路径,实现异构无线传感器网络分簇路由算法优化.结果表明,异构无线传感器网络层数为3～5时的网络吞吐量均得到提高.     

基于链路容量算法的集中式计算机网络优化

针对满足一定约束条件的网络能力配置问题,提出链路总费用最小的链路容量新算法。该算法基于一个集中式计算机网络,以M/M/1排队理论和利特尔定律为依据,先设定整个网段各条链路上传输的报文流都是泊松流且呈负指数长度分布,然后求解在链路平均时延约束下链路总费用最小的链路容量整体最优解。与最小费用流模型中的消圈算法、最小费用路算法及原始—对偶算法相比,链路容量算法在复杂度、可读性、解决大规模网络问题及处理相同数目节点所花费的时间等方面,都呈现一定的优势。实验结果表明,采用新算法进行网络优化后,全网总费用降低17.51%,对集中式计算机网络优化设计具有一定的指导意义。