一种分布式高效节能的自适应传感器网络聚类协议

现有的传感器网络拓扑协议未全面考虑节点位置、剩余能量等因素影响,算法的稳定性、能量有效性不足。提出一种分布式高效节能自适应传感器网络聚类协议(DEAC)。该协议通过增加等比能量约束项,利用节点的剩余能量信息,改变候选类首的选择概率,再基于邻居节点候选类首的信息,选择合适的类首。实验结果表明:与LEACH,HEED等拓扑协议相比,DEAC可有效减少网络总能耗、平均网络各节点的能量消耗、延长网络的生存时间,性能超过LEACH,HEED等聚类协议。     

无线传感器网络能量均衡拓扑模型研究

针对BA模型仅考虑节点寿命对网络拓扑结构影响的现状,考虑到拓扑能量利用率不高会缩短网络生命周期,在分析网络平均剩余能量和通信半径对网络生命周期影响的基础上,提出一种无线传感器网络能量均衡拓扑模型.该模型在拓扑演化过程中,综合考虑节点剩余能量、通信半径和节点度,并引入剩余能量调节参数、通信半径调节参数和节点度调节参数,最终使剩余能量大的节点连接概率更高.理论分析和仿真实验结果表明,该模型不仅具有无标度网络的幂律特性,具有较好的稳定性,且能够均衡节点和网络能耗,延长网络的生命周期.     

无线传感器网络多路径聚集的改进

针对无线传感器网络数据聚集查询的需求,提出了一种针对无线传感器网络网内聚集的多路径路由算法EOD。EOD算法综合考虑了节点剩余能量、偏移角度、节点间距离三个因素对无线传感器网络数据传输过程的能耗、时延的影响,在多路径结构的基础上,对传感器节点的所有的邻居节点进行综合评估,选择转发成本最小的几个邻居节点作为转发节点,从而在确保可靠性和性能的前提下最小化WSN能量消耗。仿真实验表明,适当地调整各影响因素的权值,EOD算法可以有效地延长网络生存期,减少数据包在网络中的时延,使整个传感器网络的节点剩余能量趋于均衡。     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

WSN中一种基于能量的层次型拓扑生成算法

通过考虑无线传感器网络节点的能量问题确定了单层拓扑结构中簇头节点的最优个数,结合WCA算法提出了一种基于能量的无线传感器网络的层次型拓扑结构生成算法,并评估了该算法的各项性能指标。经过算法复杂度分析得出该算法的时间复杂度和网络节点的个数相关,适合生成中小型规模的网络。仿真结果表明,使用该算法可以生成具有最优簇头个数的网络拓扑结构,能大大节省网络节点能量的消耗,且延长了网络的生存周期。     

基于蚁群系统的WSN能量均衡多路径路由协议

针对无线传感器网络节点能量有限和网络拥塞问题,采用一种基于蚁群系统的能量均衡多路径路由协议。在路由发现过程中,综合考虑节点最小剩余能量和平均剩余能量,通过跨层设计模型获取节点距离信息和节点队列长度作为启发式函数,利用蚁群系统的特点形成多路径的数据传输。仿真结果表明,该路由协议在端到端传输时延和能量均衡等方面优于其它协议。     

线型无线传感器网络中一种联合优化中继节点选择策略

在无线传感器网络中,时延与功耗性能往往是一对不可兼得的指标,如何优化和平衡这两个指标是路由和MAC算法中的难点.线型无线传感器网络由于拓扑结构的线型性,功耗-时延的均衡问题显得更加突出.基于线型无线传感器网络拓扑模型,理论分析了能耗最优传输距离,然后基于节点剩余能量,构建联合优化目标函数.进一步地,将数据包类型在时间敏感性方面分为紧急数据包和普通数据包,并相应调整发射功率,以便在当前通信范围内找到最优下一跳中继节点.最终提出了一个功率可调的时延-能耗自适应优化中继节点选择算法(LEARS).通过仿真实验将该算法与经典及类似算法比较,LEARS能够在保证紧急数据包传输实时性的同时,进一步降低网络的整体功耗,延长网络的生命周期.     

无线传感器网络路由算法的研究

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,路由协议是其组网的基础,在综合大量路由协议和算法文献的基础上,提出了一种新的无线传感器网络路由算法;在该算法中,信息素的形成不仅考虑节点间的梯度因素,还融合了节点的剩余能量,同时,算法中还设置了节点的能量阈值,以防止一些节点由于作为中间节点转发数据包过早死亡而导致这些节点所在区域失去监控;实验结果验证了该算法的有效性,可以很好地适应无线传感器网络无集中控制和动态拓扑的特点,同时支持多径路由。     

无线传感执行器网络中多源容错拓扑控制算法研究

拓扑控制是延长无线传感器网络生命时间的关键技术.针对异构网络的复杂性,提出了基于功率控制的分布式多源容错拓扑控制算法MSFT.在由大量计算、能量受限的传感器节点和少量性能较优的执行器节点组成的异构无线传感执行器网络模型中,算法保证任意传感器节点与执行器节点之间至少存在k条不相交路径同时选择权值较优节点使路径总功耗尽可能少,这样当任意k-1个节点失效时并不影响网络的连通性.理论分析证明算法能以O(n)的时间和消息代价构造网络拓扑,仿真实验进一步证实算法的有效性.     

改进型WSN分布式TDMA调度协议

无线传感器网络以汇聚型数据传输应用为主,多采用树型拓扑结构。根据该特征,提出一种改进型分布式时分复用调度协议,该协议依据节点距离sink的最小跳数和最大剩余能量建立树型拓扑,其分配算法分别采用临近最大值和跳数排序法。分析及仿真实验结果表明,采用这2种算法的改进型调度协议能有效降低数据传输时延和能耗。     

一种基于能量和时延的动态分簇算法

在无线传感器网络中,传感器节点的能量由电池提供,有时难以更换。因此,降低能耗是目前无线传感器网络设计中一个很重要的技术问题。通过对层次型路由协议的研究,提出了一种基于能量和时延的动态分簇算法,该算法通过动态地确定每一轮数据收集时无线传感器网络中的簇头数目,从而在满足不超过网络最大延迟时间的基础上,使网络能耗达到最小,最大延迟时间由Sink节点确定。通过仿真实验与传统的LEACH和PEGASIS协议进行比较,结果表明,该算法有效地减少了网络能耗,同时显著降低了传输时延。     

一种基于时间延迟机制的无线传感器网络分簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的路由协议以适应传感器网络的特点.成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够提高网络的生存时间.本文提出一种基于时间延迟机制的分簇算法,称为CHTD.该算法建立了节点的时间延迟机制模型,使得能量较多的节点能够在每一轮中被优先选为簇首.同时,通过维持每个节点的簇首信息集合使得每轮产生的簇首数目稳定且位置均匀分布.模拟实验表明,CHTD有效地均衡了网络中节点的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间.     

基于案例推理和神经元网络的桥梁知识的复用

无线传感网络的节点能量有限,层次型的拓扑结构将整个网络分为多个簇,并选择簇头负责路由,节省了节点能量,延长了网络生存周期.文章在现有层次型拓扑算法的基础上,针对其不足,引入生日悖论理论,提出一种新的层次型拓扑算法.该算法通过在每个节点的时槽内,对不同工作状态进行合理分配,保证网络中所有节点在最少能量消耗下进行分簇和选择簇头工作,有效地延长了网络生存周期.     

应用于无线传感网络的新型层次型拓扑算法

无线传感网络的节点能量有限,层次型的拓扑结构将整个网络分为多个簇,并选择簇头负责路由,节省了节点能量,延长了网络生存周期。文章在现有层次型拓扑算法的基础上,针对其不足,引入生日悖论理论,提出一种新的层次型拓扑算法。该算法通过在每个节点的时槽内,对不同工作状态进行合理分配,保证网络中所有节点在最少能量消耗下进行分簇和选择簇头工作,有效地延长了网络生存周期。     

考虑干扰的无线传感器网络拓扑控制问题研究

无线传感器网络的拓扑控制是一个十分重要的技术问题。干扰对传感器网络应用产生了重要的影响,较大的传输干扰将导致信号的碰撞,增大网络延时间。但是,目前的大多数文献没有把干扰作为传感器网络拓扑控制的设计目标和考虑因素之一。本文研究考虑干扰的拓扑控制机制问题,根据传感器网络通信特点,设计了最优的集中式算法和适合合实际应用的次优分布式算法解决该问题。模拟实验结果表明,提出的算法与传统算法相比能有效减少网络干扰、节省能量消耗和减少网络延时,因此是一种新的高效的拓扑控制机制。     

降低ZigBee网络能耗的路由安全算法

基于ZigBee技术的无线传感网络中,路由协议起着极其重要的作用。AODVJr协议是AODV协议的简化,它在ZigBee技术中得到广泛的应用。虽然AODVJr协议相对于AODV协议来说进行了各种优化,在同等条件下其性能优于AODV协议,然而对路径信息及传输数据的安全方面并未提供保障。将SRP(安全远程密码协议)协议、AODVJr协议与树路由算法相结合并考虑了局部节点的路由跳数,以达到降低ZigBee网络的总能量、提高网络数据传输安全的目的。     

一种通过剩余能量过滤进行簇头选举的低能耗无线路由算法

基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络的自组织路由算法。该算法在原LEACH协议的簇头产生环节做了较大改进,在簇头产生过程中,将当前节点剩余能量与全无线传感器网络节点平均剩余能量进行比较,防止剩余能量小于全网平均剩余能量的节点当选簇头,进一步优化了全网络节点能量消耗的均衡性,有效推迟了节点的死亡时间。通过在簇头选举阶段使用有目的性的筛选取代LEACH的随机选取,实现降低无线传感器网络能耗、延长网络生命周期的目的。通过MATLAB仿真软件进行试验测试,结果表明,改进的算法可以提高无线网络的生命周期,均衡无线网络能量消耗,增加网络吞吐量,有效延迟无线网络节点的死亡时间。     

A data collection protocol for real-time sensor applications

The nature of many sensor applications as well as continuously changing sensor data often imposes real-time requirements on wireless sensor network protocols. Due to numerous design constraints, such as limited bandwidth, memory and energy of sensor platforms, and packet collisions that can potentially lead to an unbounded number of retransmissions, timeliness techniques designed for real-time systems and real-time databases cannot be applied directly to wireless sensor networks. Our objective is to design a protocol for sensor applications that require periodic collection of raw data reports from the entire network in a timely manner. We formulate the problem as a graph coloring problem. We then present TIGRA (Timely Sensor Data Collection using Distributed Graph Coloring) — a distributed heuristic for graph coloring that takes into account application semantics and special characteristics of sensor networks. TIGRA ensures that no interference occurs and spatial channel reuse is maximized by assigning a specific time slot for each node. Although the end-to-end delay incurred by sensor data collection largely depends on a specific topology, platform, and application, TIGRA provides a transmission schedule that guarantees a deterministic delay on sensor data collection.     

一种节能的无线传感器网络路由协议的设计与实现

在无线传感器网络的路由协议中,基于簇的路由协议在拓扑管理、能量利用、数据融合等方面具有优势。本文针对目前已有协议能量消耗大、网络寿命短等问题,提出了一种能量感知的基于分布式簇算法的无线传感器网络协议EA-HEED。此协议改进了分布式的簇头选举算法,分配时分复用时隙并在簇头节点建立一棵路由树,从而提高簇头选举效率;设计了休眠冗余节点的簇内活动节点调度算法,减少能耗;采用考虑节点能量和节点与基站距离的簇头节点组织路由树方法、最小化网络开销以及能量负载平衡方法,优化路由协议,有效延长网络寿命。仿真结果表明,与LEACH和HEED协议相比,EAHEED协议可以进一步延长网络寿命。     

无线传感器网络上超轻量化的IPv6协议栈

通过研究无线传感器网络中的树型拓扑结构、适配层的功能和IPv6协议，依据6LowPAN草案，对标准IPv6协议进行裁剪。设计并实现了一种应用在无线传感器网络通信节点上的超轻量化的IPv6协议栈，减少了代码空间和降低了协议自身的通信开销，满足了无线传感器网络中通信节点资源极其稀少和低功耗的需要。