传感网中时延受限的移动式数据收集方法综述

数据收集是无线传感器网络中研究的热点问题之一,然而在传统的无线传感器网络中,基站附近的节点由于承担了大量数据转发任务而导致自身能量过早耗尽,缩短了网络的生命期.不少研究通过引入能量较为充足的移动性节点来收集数据,以节省普通传感器节点的能量,但是却导致了数据收集时延过大,如何在保证数据收集时延的前提下最大化网络生命期已成为近几年研究的热点问题.对目前主要的时延受限的移动式数据收集方法进行了充分调研,通过对这些方法的详细分类和比较,归纳了时延受限的移动式数据收集的各类方法的特点,分析了这些方法的优缺点和适用范围,总结了存在的主要问题,并指出了未来的研究方向.     

无线可充电传感网的高能效移动充电策略

采用无线能量传输技术的移动充电在无线可充电传感网的能量供给中扮演着重要角色。现有相关研究通常忽略了节点在等待充电时的能耗,简化对节点剩余能量阈值的假设,容易使节点耗尽能量而暂停工作。针对这一问题,文中提出一种新的移动充电策略,建立一种节点剩余能量预测模型以匹配节点的充电需求,分别构建了带权路径最小化以及基于带权路径的能量分配最大化问题,并分别采用遗传算法与线性规划对两者进行求解。通过仿真对所提移动充电策略进行了评估并与现有研究进行了对比。结果显示,所提移动充电策略有更高的移动充电能效,可维持网络长期正常工作。     

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。     

无线传感器网络节点能量补给算法设计*

针对无线传感器网络节点能量补给困难这一问题,设计了基于太阳能充电技术的无线传感器网络节点能量补给的最小移动距离算法和最近两节点中心移动算法。仿真实验证明,在同等条件下,两种算法都可以实现无线网络的能量补给,从而延长网络的生命周期,其中最近两节点中心移动算法比最小移动距离算法的平均移动距离小,稳定性强,是一种较好的能量补给算法。     

无线传感网中面向能量收集的数据重传协议

能量收集可以为下一代无线传感器网络提供能源,是目前无线传感器网络的研究热点。然而由于能量收集设备无法提供稳定的电源,导致基于能量收集的传感器节点不能与其他节点保持通信。节点无法知道相邻节点是否有充足的能量以接收它所传递的数据包。在数据报中继传输过程中,每进行一次中继传输,便会增加数据包的丢失概率。针对该问题,根据接收节点计算而得的接收概率和活跃间隔,确定传输一个报文所需次数,提出两种基于能量收集的无线传感器网络数据采集协议:基于概率的重传协议和基于冲突避免的重传协议。仿真实验结果表明,相比于已有的数据采集协议而言,该方案的数据送达率更高,延时更低。     

传感网中延迟限定的非汇聚数据移动式收集

在大规模的无线传感器网络中收集数据,不仅需要考虑节点的能量消耗,而且还需要考虑数据收集延迟.如何有效地均衡节点的能量消耗,同时最小化数据收集延迟,是一个具有挑战性的问题.为了均衡节点的能量消耗,利用移动数据收集器收集数据.以此为基础,提出一种DC-Collection算法来解决数据收集延迟和能耗的问题.首先,在网络中构造最短路径树,网络非连通时,不同的网络子图可以构造多棵最短路径树,它们构成一个最短路径树集合;其次,在每一棵最短路径树上选取部分节点作为采集节点和逗留节点,使得以采集节点为根的限高树的高度不超过h,且在每个采集节点的通信区域内至少有一个逗留节点;再次,在每棵限高树内调整树的结构,让能量高的节点承担更多的子孙节点,最大化限高树的生命周期;最后,移动数据收集器从Sink出发,遍历逗留节点所在位置收集数据,最终回到起点,并将数据发送给Sink.通过理论分析和大量仿真实验,其结果表明:与现有的数据收集协议相比,DC-Collection不仅能够均衡各节点的能量消耗从而延长网络生命周期,而且能够缩短移动数据收集器收集数据行走的路径长度,从而缩短数据收集延迟.     

无线传感网中移动数据收集研究综述

无线传感器网络是目前新兴的研究热点,在众多领域有着广泛的应用。移动数据收集是近年来出现的新技术,与传统数据收集相比,它具有能耗低、可靠性高等优点,因此越来越受到工业界和学术界的重视。介绍移动数据收集提出的背景,然后对已有的典型协议进行分类描述和细致分析。最后,对比各类协议在能量保存性能、迟延性能、可扩展性、可靠性、自适应性、算法复杂度等方面的优缺点,为下一步需要改进的地方指明研究方向。     

无线传感网之能量篇

讨论了无线传感器网络中的能量问题,从硬件的能量获取,到软件的能量管理,方方面面,凡是涉及到与能量有关的地方,均试图以最佳的手段进行优化.能量是无线传感器网络能否广泛应用的关键问题,解决好无线传感器网络的低功耗,长待机等和能量有关的问题,将会为人们带来一个新的无线传感时代.     

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。     

基于一种虚拟骨干网环境下的移动能量补充策略

在无线传感器网络中,骨干网可方便地实现数据聚合,有利于达到能量高效的数据收集,但是其面临着骨干节点能量消耗过快,易出现因节点能量耗尽而导致骨干网连接中断的问题.为了保证网络能够持续高效的运行,一种基于虚拟骨干网的移动能量补充策略VBMERS(Mobile Energy Replenishment Strategy with Virtual Backbone)被提出来解决网络中骨干节点的能耗过快问题,同时也兼顾对非骨干节点的能量补充.VBMERS策略根据待充电传感器节点当前的通信量计算其优先级,始终选择优先级最大的节点作为充电候选节点以尽量给负载大的节点优先充电,从而避免节点快速进入能量饥饿状态.仿真结果显示,VBMERS策略能有效的解决节点的能量饥饿问题,降低了节点的失效率,进而延长了传感器网络的生存周期.     

一种基于谐振中继的可充电传感器网络移动能量补充方法

多跳无线能量传输技术已经成为延长无线传感器网络(WSN)寿命的有效手段。提出一种基于谐振中继的可充电传感器网络移动能量补充方法(TMWRN)。首先在整个网络中根据三角形外接圆性质部署谐振中继节点,然后,移动充电装置(MC)根据短距离优先的在线充电方式规划充电路径,并利用谐振中继器给多个传感器节点以多跳方式补充能量。最后模拟实验表明,TMWRN可以有效地降低MC的充电成本和节点失效率,延长网络寿命。     

移动低占空比无线传感网中数据收集的研究进展

移动低占空比无线传感网(Mobile Low-duty-cycle Wireless Sensor Networks,MLDC-WSN)是一种新型的传感器网络,它能克服传统无线传感网络(WSN)中仅考虑静态网络、网络能耗大等问题。但是,MLDC-WSN的新特性给数据收集应用带来了新的挑战,例如:移动性会导致网络拓扑结构不断改变,造成网络连通性不稳定;节点的苏醒时间短,造成通信延迟大。针对MLDC-WSN中数据收集的研究现状进行了分析和对比,分别从节点移动性管理、节点睡眠调度、数据收集协议等3个方面进行了综述。此外,还总结了该领域中待解决的重要科学问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

基于相遇位置预测的移动传感器网络能量补充方法研究

能量问题一直是无线传感器网络研究的热点。传感器有限的电池电量会造成能量供应不足,甚至会导致网络瘫痪。同时传感器的移动性也给实现移动传感器网络的高效能量补充带来了新的挑战。为了保证移动传感器网络持续高效运行,本文提出了一种基于相遇位置预测的移动传感器网络能量补充方法。首先根据移动传感器的剩余能量和移动信息,计算移动充电装置与每一个提出充电请求传感器的最短相遇时间及相遇位置。其次在保证缺电传感器都能够获得公平的充电响应的基础上,移动充电装置优先选择与其相遇时间最短的缺电传感器进行能量补充。仿真实验结果表明本文提出的移动传感器网络能量补充方法能更有效地缩短充电延迟,提高充电效率。     

无线可充电传感器网络中能量饥饿避免的移动充电

无线可充电传感器网络（wireless rechargeable sensor networks,简称WRSN）中,如何调度移动充电器（mobile charger,简称MC）,在充电过程中及时为传感器节点补充能量,尽量避免节点能量饥饿的同时降低MC充电代价及节点平均充电延迟,成为无线充电问题的研究挑战.大多数现有WRSN充电策略或是不能适应实际环境中传感器节点能量消耗的动态性和多样性,或是没有充分考虑节点及时充电问题和MC对充电响应的公平性,导致节点由于能量饥饿失效和充电策略性能下降.当网络中请求充电的节点数量较多时,节点能量饥饿现象尤为明显.为此,研究了WRSN中移动充电的能量饥饿问题,提出了能量饥饿避免的在线充电策略（energy starvation avoidance onlinecharging scheme,简称ESAOC）.首先,根据各节点能量消耗的历史统计和实时值计算当前能量消耗率.接着,在调度MC时,根据当前能量消耗率计算各请求充电节点的最大充电容忍延迟和当某节点被选为下一充电节点时各节点的最短充电等待时间,通过比较这两个值,始终选择使其他待充电节点饥饿数量最少的节点作为充电候选节点以尽量避免节点陷入能量饥饿.仿真分析表明：与现有几种在线充电策略相比,ESAOC不仅能有效解决节点的能量饥饿问题,同时具有较低的充电延迟和充电代价.     

能量受限的单移动设备无线充电调度算法

基于磁耦合谐振的多节点充电技术为解决无线传感网络的健壮性问题提供了潜在的解决方法。为了减少充电设备的移动能耗,保证充电规划的可调度性,结合磁耦合谐振的充电效率,采用蜂窝网状结构将网络分割成若干充电区域,提出了基于移动充电设备的无线传感器网络充电调度算法。由于实际的移动设备能量通常有限,在每个充电周期内综合考虑移动设备能量、节点剩余能量等,提出了自适应动态算法以自动选择k个充电区域。规划充电路径时,采用实时性较好的弹性网络算法来满足网络节点的充电需求。仿真结果表明,充电设备能量的大小会直接影响网络的总能量与最小剩余能量,算法在设备能量有限时能够最大化网络的最小能量,延长网络的生命周期。     

能量有效的无线传感器网络数据收集协议

针对无线传感器能量有限问题,提出能量有效及均衡的数据收集协议(EEBDGP)。利用移动Sink(MS)进行实时数据收集,采用主动重定位MS靠近数据流量大的邻居区域的方法,缩短大流量数据的传输路径,降低传感器节点能量消耗。在数据流量相对均匀而MS的数据转发节点能量低于阈值时,MS移向能量最大的邻居节点,使传感器节点能量消耗达到均衡。实验结果表明,EEBDGP能量有效且能量均衡,并能延长网络生命期。     

能量捕获无线传感器网络中高可靠数据收集策略

能量捕获无线传感器网络(EH-WSN)具有从环境中捕获能量的能力,可以无限期持续工作,因此具有非常广泛的应用前景。目前已有的大多数EH-WSN路由方案往往侧重于如何提高能效性,而可靠性作为EH-WSN中的重要性能指标却很少被考虑到。文中利用能量捕获网络特性,对节点的链路成功收包率和节点重传次数期望进行推导,建模网络可靠性最大化问题,基于能量捕获速率、链路质量、节点间距离,提出了一种生成高可靠性数据收集树的方案。实验结果表明,相比于其他数据收集方案,该路由方案能显著提高网络可靠性。     

基于Dubins曲线的无线传感网聚类移动数据采集算法

利用类车型Sink节点实现无线传感器网络的移动数据采集,可以有效延长网络生命周期。考虑类车型移动Sink节点的Kinematic约束,本文提出了一种基于聚类间Dubins平滑曲线的移动数据采集算法。整个无线传感器网络被划分为多个不重叠的聚类区间,聚类内采用最小生成树路由方法实现传感器节点的无线多跳式数据传输,Sink节点按聚类之间规划的Dubins曲线寻访数据采集点进行移动数据采集,从而兼顾移动数据采集的平滑性和节点能耗的优化性。仿真结果验证了本文算法可以在保证移动路径平滑的约束条件下提高无线传感器网络的能耗效率。