一种基于能量感知无线传感器网络多路径路由机制

目前,无线传感器网络在智能环境检测,灾难控制,战场侦察,安全监视方面取得了日益广泛的应用,引起人们日益关注,在分析无线传感器网络能量消耗特征的基础上,基于Markov模型提出了无线传感器网络节点能量消耗模型,改进了无线传感器网络多路径路由协议。仿真结果表明,与传统的多路径路由机制相比,能够有效地降低无线传感器网络节点能量消耗,提高网络生存时间。     

一种基于能量感知无线传感器网络多路径路由机制

目前,无线传感器网络在智能环境检测,灾难控制,战场侦察,安全监视方面取得了日益广泛的应用,引起人们日益关注,在分析无线传感器网络能量消耗特征的基础上,基于Markov模型提出了无线传感器网络节点能量消耗模型,改进了无线传感器网络多路径路由协议。仿真结果表明,与传统的多路径路由机制相比,能够有效地降低无线传感器网络节点能量消耗,提高网络生存时间。     

无线传感器网络能量优化与建模技术综述

由于无线传感器网络的能量受限,如何优化网络能量消耗和评估网络生存周期是当前无线传感器网络研究的首要挑战。在分析无线传感器网络能量消耗特征的基础上,调研传感器网络节点和网络系统的能量优化策略;并针对能量优化存在的不足,分析近几年兴起的无线传感器网络能耗建模工作;从基于无线通信、状态转换、协议栈等方面归纳总结无线传感器网络能耗模型的建模方法;指出跨层能量优化以及软硬件综合的能耗建模技术是无线传感器网络能量研究的重点。     

基于TinyOS的传感器节点能耗仿真研究

根据无线传感器网络自身能源有限的特点,采用能量模型优化策略对整个网络的能量消耗进行研究。网络能耗的实时监测是无线传感器网络研究的内容之一。首先对传感器节点的硬件整体架构进行分析研究,并对运行过程中各个工作模块的运行情况进行统计。通过对统计数据的分析,构建了有效的网络能耗模型。根据该模型,提出了一种无线传感器节点能耗监测算法,设计了基于TinyOS2.x的能耗仿真模块。为了验证和评估该算法的准确性,采用TinyOS2.x的仿真平台TOSSIM对网络能耗进行测试,并对仿真数据和真实数据进行对比分析。对比结果表明,该算法能够较为准确地实现对网络节点能耗的监测。     

ZigBee 无线传感器网络节点能耗模型研究

针对当前无线传感器网络能耗模型计算复杂、通用性差及理论模型与实际相差较大等问题,提出一种 ZigBee 无线传感器网络节点的能耗模型。采用无线传感器网络节点工作电压、发送状态、接收状态中各阶段的时长和工作电流以及休眠状态的工作电压和工作电流等参数,建立无线传感器网络节点处于发送状态、接收状态和休眠状态的能耗数学模型,进而建立无线传感器网络节点的总能耗数学模型。实验结果表明,该模型能够准确预测无线传感器网络节点传输能耗代价和剩余工作寿命。     

基于分簇算法能量优化的研究

分簇算法是有效解决无线传感器网络节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题的主要方法之一.分簇算法中簇群成员节点和簇首的通信方式与簇群的拓扑结构决定整个簇群的能量消耗速度.通过建立簇半径与能量消耗关系模型,基于不同的约束条件和优化目标,优化簇半径取值使网络能耗达到最小化.方法仿真结果表明选取适当的分簇半径能够减少网络的能量消耗,均衡网络负载,延长网络的生存期,对无线传感器网络的能量优化设计有一定的参考价值.     

一种新的基于能量消耗速率模型的分簇路由协议

无线传感器网络中通常采用分簇路由协议来减少能耗,但仍然存在节点能量消耗快且不均匀的问题。鉴于经典的低功耗自适应集簇分层型协议LEACH的簇头选举过程中,没有考虑节点能量消耗速率和普通节点到sink节点距离的局限性,提出了一种新的分簇路由协议。仿真实验表明,新协议能够使节点能量均匀分布,降低节点能量消耗,延长传感器网络的生存周期。     

一种无线传感器网络路由协议的研究与改进

无线传感器网络由许多具有低功率无线收发装置的传感器节点组成,能够有效地感知、采集和处理网络覆盖区域中的相关信息,并发送给远处的基站进一步处理。由于传感器节点能量有限,路由协议必须尽可能地减少能量消耗,延长网络生命周期。对经典的LEACH路由协议进行研究,并针对簇头节点和基站的通信方式提出改进,用M atlab平台下对LEACH算法和改进后的算法进行仿真分析,结果显示:改进后的算法在延长网络生命周期和减少能量消耗上比LEACH算法有了很大改善。     

基于LEACH的线性预测能耗均衡路由协议

LEACH协议是无线传感器网络中层次型路由协议的典型代表,网络中节点自动成簇,簇内成员通过簇首与基站通信,网络定时选举簇首以均衡节点能量.但节点在空间上分布不均以及在每轮稳定阶段担当簇首的节点能耗不均都会使得网络平均性能下降.提出了基于LEACH的线性预测能量消耗均衡路由协议,能够通过预测下一轮的能量消耗速率来动态调整下一轮的簇首切换的时长.仿真结果显示该协议在能量消耗、实际单位比特所耗能量和网络生命周期等方面性能更好,能均衡网络能量消耗,延长网络生命周期.     

基于能量均衡的无线传感器网络组播路由协议

在无线传感器网络实际应用中,组播技术能够较好地满足网络对资源的要求,但由于能量等多方面的因素限制,使得为无线传感器网络设计一个有效的组播路由变得非常困难.针对无线传感器网络中节点的能量限制,提出一种基于能量均衡树的无线传感器网络组播路由(EBTMR)协议,该协议充分考虑到网络中节点的能耗因素和节点的剩余能量,通过对这2个因素的综合考虑,使得具有较多能量的节点担任组播节点来承担更多的传输任务,为数据流优化路由选择,平衡无线传感器网络中节点的能量消耗,以延长网络的生存时间,仿真结果证明了EBTMR是有效的.     

基于WSNs的医院环境监测系统设计

针对传统医院环境监测系统现场布线难、设备移动性差、测量精度不高的问题,提出了一种基于无线传感器网络( WSNs)技术的医院环境监测系统,并详细介绍了该系统的结构、通信机制及软件实现流程.系统由无线传感器节点依据无线通信机制形成WSNs.在分析影响WSNs能耗的主要因素和现有节能技术基础上,提出了一种基于能量均衡的数据可靠传输算法,即动态能量管理分簇算法( DPMCA),该算法把DPM技术和CA有效结合,有效解决了传统医院环境监测系统中存在的问题.     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。     

无线传感器网络的通信能量有效性的研究

无线传感器节点通常依靠电池供能,为了满足无线传感器网络的往往长达数年的生命周期要求,应当努力提高其能量有效性,特别是消耗大部分能量的通信模块的能量有效性.首先系统讨论了无线传感器网络的通信的能量有效性的研究现状,然后基于传感器节点的通信模块的功耗特性,运用应用驱动和跨层优化的方法,设计了一种无线传感器网络通信架构--ADCOCA (Application-Driven and Cross-layer Optimized Communication Architecture).理论分析表明,ADCOCA改善了无线传感器网络通信的能量有效性,延长了网络的生命周期,推动了无线传感器网络应用的普及.     

An efficient power control scheme and joint adaptive modulation for wireless sensor networks

This paper considers wireless sensor networks (WSNs) and quantitatively rates energy efficiency obtained by combining adaptive power/rate control with adaptive modulation scheduling. For multi-access wireless sensor networks, adaptive modulation and power control are two important means to increase spectral efficiency. An adaptive modulation with power control scheme (AM with PC) which mainly reduces power consumption to achieve energy efficiency for wireless sensor networks is proposed in this paper. Cluster head node of each link adaptively adjusts its power control level and modulation type according to the signal to noise ratio (SNR) and target bit error rate (BER). The efficiency of this approach is further illustrated via numerical comparison with the original AM with PC. Simulation results demonstrate that the proposed scheme, which alleviates to save much transmission power and maintains the target bit error rate, can significantly improve the system performance.     

Using a dynamic backbone for efficient data delivery in solar-powered WSNs

The periodic nature of solar power requires a different approach to energy consumption in wireless sensor networks (WSNs) from battery-based WSNs. Based on the energy model of a solar-powered node, we develop efficient energy-aware topology-control and routing schemes which utilize a backbone network consisting of energy-rich nodes within the WSN. This backbone handles most of the traffic with low latency, while reconfiguring itself dynamically in response to changes in the availability of energy at each node. Simulation results demonstrate that our schemes can achieve a balance between latency and energy consumption.     

采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统

电线故障会引起火灾,对电线温度、电流进行在线监测能预防事故发生。设计了采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统,系统由传感节点、中继节点、路由节点、服务器和客户端组成。采用自供电技术解决无线传感网络监测系统中传感节点不能持续供能的问题,对传感节点工作状态进行控制以降低传感节点能耗,传感节点具有体积小、能耗低、不用更换电池等特点。分析自供电条件下,无线传感网络的网络结构,引入中继节点,延伸通信距离。将系统用于电线安全监测,该系统通信可靠、工作时间长、数据实时、人机操作方便,为电线安全的监测提供了技术支持。     

一种超低功耗无线震动传感器设计

为实现长期无人值守的震动测量与目标识别,设计了一种超低功耗无线震动传感器.该传感器采用磁电式敏感元件来获取震动信号,通过信号调理、数据采集、数据分析、数据存储和无线通信的软硬件设计,完成目标识别和数据传输.通过免供电传感和双处理器设计实现超低功耗工作,利用无线传感器网络监测模式构建无线、分布式震动监测网络.试验结果表明:该传感器能够完成震动信号测量并识别履带车和行人这两种典型目标,电流仅有30μA,预计可连续工作200天以上.     

无线传感器网络覆盖质量远程监控系统设计

无线传感器网络（WSNs）节点散布情况对其工作性能有着很大的影响,所以设计了通信定位平台用于远程监控节点的位置和覆盖质量.WSNs由基于北斗二代（BD2）定位模块、nRF905射频收发器和C8051F310单片机的无线传感器节点组成,网关节点采用询问的方式收集各传感器节点的位置信息,并最终通过北斗一代（BD1）通信卫星传递给远程数据监控中心.系统硬件设备简单,能够被广泛应用于各种远程WSNs的位置监控.     

一种适用于近海环境监测的WSNs节点设计方法

针对传统近海环境监测无线传感器网络（ WSNs）节点存在开发成本高、可扩展性差、通信距离短等不足,提出了一种基于开源Arduino软硬件平台,设计近海环境监测WSNs节点的方法。方法依据近海环境监测的实际需求,首先对传感器节点的微控制板进行了选型与定制,并给出了节点总的功能模块设计框架;然后对节点软硬件设计中涉及的节点供电优化、多种通信机制的融合、长距离通信等关键问题提出了相应的解决方案。实际应用结果表明：设计的节点所构建的WSNs,能实现连续实时采集监测区域的多种环境要素,并将数据稳定可靠地上传至服务器,传感器网相邻节点的通信距离可长达1000 m以上。所设计的WSNs节点具有开发成本低、接口丰富、可扩展性强、组网简单等特点,节点除满足近海环境监测实时获取数据的功能需求外,还可以应用到淡水的实时环境监测,具有较好的应用前景。     

无线传感网络任务分配的能效性控制策略

无线传感网络包含大量密集分布传感节点,各节点测量产生大量数据给传输、存储、管理和分析带来困难,无线传感网络能源不可更换性限制了网络寿命.本文提出基于熵理论和欧式距离的网络能耗评价指标,采用对等(peer-to-peer,简称P2P)计算方法,利用基于蚁群智能的能效性优化任务分配控制策略,针对中心节点工作状态、传输能耗和网络寿命实现动态实时任务控制分配,完成多中心节点并行计算,提高网络工作效率,节约能耗.实验表明基于蚁群智能的能效性任务分配控制策略能实时有效地缩短无线传感网络计算时间,减少网络能耗,提高网络寿命.