无线传感网中一种改进的分布式数据聚集调度算法

针对无线传感器网络中实时数据收集具有较高的延时问题, 提出了一种改进的无通信冲突的分布式数据聚集调度近似算法。该算法首先在最大独立集的基础上建立一棵根在sink的数据聚集树, 然后各个节点按数据聚集树分层进行数据调度。在数据聚集树的构造过程中, 对于两个相距两跳的支配点, 它们共同的、相距两跳的支配点, 通过距sink最近的支配点加入数据聚集树; 而在数据调度过程中, 采用一种新的选择标准从竞争集中选择节点进行数据调度。通过这两方面的改进, 有效地降低了数据的聚集延时。理论分析表明, 该算法的延时上界为14R+Δ; 仿真模拟的结果表明, 该算法产生的数据聚集延时远低于现有算法。     

一种传输能量固定的数据聚集调度近似算法

针对现有的基于物理干扰模型的数据聚集调度近似算法具有较高的延时问题, 提出了一种改进的传输能量固定的数据聚集调度近似算法。该算法首先根据节点的通信半径构造一个网络通信图, 然后在该通信图中构造一棵数据聚集树, 使节点根据数据聚集树分层进行数据调度。在数据调度过程中, 首先将整个网络划分为若干个圆形区域, 然后对各个区域进行着色, 最后对颜色相同的区域同时进行节点的数据调度。理论分析表明, 该算法的延时上界为（X+1）²(Δ+12R+4)+R。仿真模拟结果表明, 该算法产生的数据聚集延时远低于现有算法。     

无线传感器网络中的改进数据聚集调度算法

针对现有聚集数据调度近似算法具有较高延时上界的问题,提出一种改进的聚集数据调度近似算法。建立一棵根在中心结点的广度优先搜索树,分层构造一个最大独立集(MIS),使MIS中相邻的2个结点相距两跳。将MIS中的结点连接起来,形成一棵根在中心结点的数据聚集调度树,使结点按数据聚集调度树进行分层数据调度。在数据聚集调度树的构造过程中,对于任意支配点,以最小的结点连接其相距两跳的支配点。对于2个相邻支配点的公共邻居支配点,通过在距中心点最近的支配点加入数据聚集树,使其在数据调度过程中将数据发送给距中心点最近的支配点,从而降低数据的聚集延时。实验结果表明,与SAS算法、Guo’s算法和IAS算法相比,该算法的数据聚集延时更低,其延时上界为14R+△?10。     

基于物理干扰模型的无通信冲突的数据聚集调度算法

针对基于物理干扰模型的最小延时数据聚集调度问题,提出一种改进的无通信冲突的数据聚集调度算法.该算法采用簇与局部聚集树相结合的调度机制,首先在小区域范围内形成簇,当头节点聚集簇内成员节点的数据后,这些头节点再在一个较大的区域内形成新的簇.与现有算法相比,该算法不是将簇内各成员节点的数据直接传输给头节点,而是先构造一棵根在头节点的局部数据聚集树,然后将整个网络划分为若干个边长相等且只包含一个节点的正方形区域,最后对节点所在区域进行着色,使颜色相同、其孩子节点为空或已完成数据调度的簇内成员节点根据局部聚集树进行数据调度.实验结果表明,与现有算法相比,该算法的数据聚集延时更低,其延时上界为(5 +logK+1△) (K+ 1)2.     

WSN中基于最小延时的数据汇集树构建与传输调度算法

针对现有的无线传感器网络数据汇集算法延时较大的不足,对最小延时数据汇集树和传输调度问题进行了研究。提出一种基于度约束的汇集树构建算法(DCAT)。该算法按照BFS方式遍历图,当遍历到每个节点时,通过确定哪些节点与汇点更近来确定潜在母节点集合。然后,选择图中度数最小的潜在母节点作为当前被遍历节点的母节点。此外,为了在给定的汇集树上进行高效的数据汇集,还提出两种新的基于贪婪的TDMA传输调度算法:WIRES-G和DCAT-Greedy。利用随机生成的不同规模的传感器网络,参照当前最新算法,对所提方法的性能进行了全面评估。结果表明,与当前最优算法相比,将所提调度算法与所提汇集树构建算法结合起来,可显著降低数据汇集的延时。     

无线传感器网络中基于最小延时的数据汇集树构建与传输调度算法

无线传感器网络的数据通信模式问题是目前的研究热点,针对现有的无线传感器网络数据汇集算法延时较大这一不足,对最小延时数据汇集树和传输调度问题进行了研究。提出一种基于度约束的汇集树构建算法(DCAT)。该算法按照 BFS 方式遍历图,当遍历到每个节点时,通过确定哪些节点与汇点更近来确定潜在母节点集合。然后,选择图中度数最小的潜在母节点作为当前被遍历节点的母节点。此外,为了在给定的汇集树上进行高效地数据汇集,还提出两种新的基于贪婪的TDMA传输调度算法：WIRES-G 和 DCAT-Greedy。利用随机生成的不同规模的传感器网络,参照当前最新算法,对文中方法的性能进行了全面评估。结果表明,与当前最优算法相比,文中调度算法与文中汇集树构建算法结合起来,可显著降低数据汇集的延时。     

调度算法在节点延时PMF正态化条件下的延时分析

若假设网络带宽足够大,可以将网络传输的QoS保证表示为以网络延时保证为前提,以丢包率为判决条件.本文分析网络现有调度算法对网络业务延时的影响,选择节点状态延时的概率函数（PMF）表示网络节点状态的统计信息.并利用其PMF的正态形式作为网络节点状态信息,分析调度算法的延时性能.通过仿真验证,当节点延时的PMF分布近似正态,即如果网络业务经过整形后以近似正态延时概率到达网络节点,业务在节点经过调度算法输出时其PMF仍近似保持正态分布形式.仿真分析了这种情况下各调度算法的延时表现,得到EDF算法在这种情况下延时随节点级数增加的特性最好.     

基于等效SINR的VLC与WiFi垂直切换算法

针对室内可见光异构通信网络中,现有切换算法无法感知不同网络服务质量,不能保证用户始终获得最优网络服务的问题,提出一种基于等效SINR的VLC（visible light communication,可见光通信）与WiFi垂直切换算法。算法将达到相同最大传输速率作为转换条件,把VLC SINR转换为等效的WiFi SINR,在此基础上实现切换触发和判决。首先,根据目标网络和服务网络SINR差值与设定切换门限的对比结果进行切换触发;然后,考虑到VLC易受遮挡干扰影响的特点,引入驻留定时器进行切换判决,保证判决准确性。仿真实验表明,该切换算法能保证用户接入到提供最大传输速率的网络中,并且对于不同VLC网络布设和室内光环境影响都具有较好的适应性,更加适合室内融合VLC异构通信网络。     

基于最小覆盖集的WSN数据聚集算法

针对无线传感器网络(WSN)能量有限且网内聚集错误检测率较低的问题,提出一种基于最小覆盖集的WSN数据聚集算法。构造一颗以汇聚节点为根并包含最少中间转发节点的树,其中间转发节点为树的最小覆盖集。在中间转发节点中引入读向量的相似性判断,以去除网内冗余及错误数据。实验结果表明,该算法能减少网内通信能耗,提高收集数据的准确性。     

基于Bayesian方法的鲁棒约束LMS算法

输入信号的方向向量出现偏差时,最小均方误差算法会出现收敛速度慢、输出性能下降、不稳定等问题.本文针对这些问题,对传统LMS(least mean squares)算法进行了改进,提出了基于Bayesian方法的鲁棒约束LMS算法.该算法利用信号的先验信息对实际信号方向向量进行估计,有效地抑制了方向向量偏差的影响,并提高了系统的鲁棒性.阵列输出的信干噪比得到了改善,更加接近最优值.仿真实验验证了该算法的有效性和可行性.     

带数据融合的无线传感器网络QoS路由算法

针对无线传感器网络以数据为中心的特点以及不同业务对QoS的不同要求,提出了一种结合数据融合的QoS路由算法(DAIQoS算法).该算法借鉴TopDisc协议的分簇路由过程对数据进行融合处理.在此基础上借鉴定向扩散(DD)协议中梯度路由的思想,通过维护簇内和簇间两个梯度场建立到sink节点的多条最短路径.选择既能满足数据的QoS要求,又能尽量时其进行融合处理的路径转发数据.仿真实验结果表明,DAIQoS算法能够在满足数据QoS要求的同时有效减少冗余数据,节约能源.     

Approximation algorithm for constructing data aggregation trees for wireless sensor networks

This paper considers the problem of constructing data aggregation trees in wireless sensor networks (WSNs) for a group of sensor nodes to send collected information to a single sink node. The data aggregation tree contains the sink node, all the source nodes, and some other non-source nodes. Our goal of constructing such a data aggregation tree is to minimize the number of non-source nodes to be included in the tree so as to save energies. We prove that the data aggregation tree problem is NP-hard and then propose an approximation algorithm with a performance ratio of four and a greedy algorithm. We also give a distributed version of the approximation algorithm. Extensive simulations are performed to study the performance of the proposed algorithms. The results show that the proposed algorithms can find a tree of a good approximation to the optimal tree and has a high degree of scalability.     

Two-stage hybrid batching flowshop scheduling with blocking and machine availability constraints using genetic algorithm

This research investigates a two-stage hybrid flowshop scheduling problem in a metal-working company. The first stage consists of multiple parallel machines and the second stage has only one machine. Four characteristics of the company have substantiated the complexity of the problem. First, all machines in stage one are able to process multiple jobs simultaneously but the jobs must be sequentially set up one after another. Second, the setup time of each job is separated from its processing time and depends upon its preceding job. Third, a blocking environment exists between two stages with no intermediate buffer storage. Finally, machines are not continuously available due to the preventive maintenance and machine breakdown. Two types of machine unavailability, namely, deterministic case and stochastic case, are identified in this problem. The former occurs on stage-two machine with the start time and the end time known in advance. The latter occurs on one of the parallel machine in stage one and a real-time rescheduling will be triggered. Minimizing the makespan is considered as the objective to develop the optimal scheduling algorithm. A genetic algorithm is used to obtain a near-optimal solution. The computational results with actual data are favorable and superior over the results from existing manual schedules.     

一种模拟退火遗传算法的传感器网络数据融合技术研究

研究无线传感器网络(WSN)数据融合技术。传感器节点计算能力、通信能力有限,WSN采用交叉重叠方式部署,导致冗余数据量大,需采用数据融合技术消除冗余和无效数据,节约网络通信能耗。结合遗传算法全局搜索和模拟退火算法局部搜索的优点,提出一种模拟退火遗传算法的WSN数据融合方法(SA-GA)。采用模拟退火遗传算法快速找到移动代理路由最优传感器节点序列,并实现数据融合。仿真实验结果表明,与遗传算法、模拟退火算法相比,SA-GA更能快速找到全局最优数据融合节点序列,并对数据进行有效融合,具有更小的网络能耗和网络延时。     

混合蚁群优化算法求解卫星数传调度问题

为了求解卫星数传调度问题,提出了混合蚁群优化算法。算法设计了基于任务数传操作的解构造图,提出了基于解构造图的任务调度序列和资源分配序列概率决策模型,采用基于随机加权的混合策略综合利用问题的启发式信息。算法通过基于混沌变异的列信息素向量更新策略增强解构造的多样性,通过具有补偿机制的全局信息素更新策略来保证算法的收敛性。利用STK工具设计了五个调度场景,并利用计算机生成各场景的数传任务。仿真实验结果表明,该算法是可行、有效的,收敛性和解多样性较好。     

Efficient distributed data scheduling algorithm for data aggregation in wireless sensor networks

With the rapid development of applications for wireless sensor networks, efficient data aggregation methods are becoming increasingly emphasized. Many researchers have studied the problem of reporting data with minimum energy cost when data is allowed to be aggregated many times. However, some aggregation functions used to aggregate multiple data into one packet are unrepeatable; that is, every data is aggregated only at most once. This problem motivated us to study reporting data with minimum energy cost subject to that a fixed number of data are allowed to be aggregated into one packet and every data is aggregated at most once. In this paper, we propose novel data aggregation and routing structures for reporting generated data. With the structures, we study the problem of scheduling data to nodes in the networks for data aggregation such that the energy cost of reporting data is minimized, termed MINIMUM ENERGY-COST DATA-AGGREGATION SCHEDULING. In addition, we show that MINIMUM ENERGY-COST DATA-AGGREGATION SCHEDULING is NP-complete. Furthermore, a distributed data scheduling algorithm is proposed accordingly. Simulations show that the proposed algorithm provides a good solution for MINIMUM ENERGY-COST DATA-AGGREGATION SCHEDULING.     

基于SINR的动态无线网络分布式链路调度

无线信号之间的干扰阻碍了信号的并发传输,降低了无线网络的吞吐量.链路调度是提高无线网络吞吐量、减少信号传输延迟的一种有效方法.因为SINR (signal to interference plus noise ratio)模型准确地描述了无线信号传播的固有特性,能够真实反映无线信号之间的干扰,提出一种在动态无线网络中基于SINR模型的常数近似因子的在线分布式链路调度算法(OLD＿LS).在线的意思是指,在算法执行的过程中任意节点可以随时加入网络,也可以随时离开网络.节点任意加入网络或者从网络中离开体现了无线网络的动态变化的特性. OLD＿LS算法把网络区域划分为多个正六边形,局部化SINR模型的全局干扰.设计动态网络下的领导者选举算法(LE),只要网络节点的动态变化速率小于1/ε, LE就可以在O(log n+log R)ε≤5(1-2^1-α/2)/6,α表示路径损耗指数, n是网络节点的规模, R是最长链路的长度.根据文献调研,所提算法是第1个用于动态无线网络的在线分布式链路调度算法.