一种基于相交多径网络编码模型的无线传感网多径路由协议

将网络编码技术应用到无线传感器网络中以提高网络的传输效率是近年来国内外研究的一大热点,相交多径网络编码模型是一种具有高可靠性的基于网络编码的多径路由模型,而目前将相交多径网络编码模型应用在无线传感网的多径路由协议中的研究并不多。通过使用基于地理位置划分虚拟网格的方法设计了一种相交多径网络编码模型的路由协议BRGNC(Braided multipath Routing protocol based on Grid with Network Coding)。在路由过程中先根据网格的能量情况、链路质量、节点个数等因素选择下一跳网格,再通过网格内节点状态选择“最优的”转发节点集,从而降低了以往按照相交多径网络编码模型建立无线传感网的多径路由协议的难度。仿真实验结果表明,该协议具备较好的可靠性和能耗均衡性,在网络规模较大、链路状态较差的情况下也能够很好地保证数据的可靠传输。     

随机分布下有向传感器网络强部署策略

针对网络部署要求,指出当前存在的有向传感器网络部署方案存在覆盖过高估计问题,提出有向传感器网络强部署方案,并在此基础上进行理论分析,计算出达到部署质量所需要的节点个数.仿真结果表明,在随机部署条件下,实验所得到的实际部署质量与所要求的部署质量单重覆盖的最大误差为0.0087.这说明采用强部署方案分析推导出的部署节点个数与部署质量之间的关系与实验结果相吻合.该结果可以广泛应用于有向传感器网络规划、节点调度等领域中.     

基于小世界模型的无线传感器网络层次型路由算法

层次型路由算法是无线传感器网络研究的热点领域。针对传感器节点能量受限问题,提出一种基于小世界模型的无线传感器网络层次型路由算法（HASWNM）。通过添加高性能节点以及在簇头间添加捷径的方法,使得无线传感器网络（WSN）体现出小世界网络特性。由于能量消耗主要集中在数据发送阶段,因此该算法在簇间中继选择时考虑了簇头自身的能量问题。此外,根据簇头节点距离基站的位置远近,确定不同的自适应搜索区域。实验结果证明,当高性能节点个数为100时,网络中可以呈现出小世界特性。与CSWN、TSWN、DASM相比,该算法第一个节点的死亡轮数分别延迟了6%,6%,29%,每一轮网络中的平均能量消耗分别减少了5%,12%,17%。因此,该算法构造的无线传感器网络具有小世界特性,并且能量消耗较低。     

基于数据融合的有向传感器网络全覆盖部署

针对有向传感器网络全覆盖问题,基于有向传感器节点概率感知模型提出一种新的有向传感器节点部署结构,通过理论推导,证明了该结构的最优性,引入标准工作方向的概念,使用奈曼－皮尔森准则数据融合方式,以最少的传感器节点实现目标区域全覆盖。仿真结果表明,在随机部署情况下,使用这种新型有向传感器节点调度方式,可以有效提高网络覆盖率,减少网络冗余度,减少网络工作节点个数,延长网络生存期。     

无线传感器网络中非均匀的最少分簇能耗均衡算法

无线传感器网络中,邻近基站的节点由于承载过多的数据量而过早死亡,从而引发热点问题。采用簇结构可以减轻热点问题,同时降低整个网络的能量消耗,但是簇头昂贵。为此提出了一种非均匀的最少分簇能耗均衡算法（EBUC）,在该算法中,首先建立了一个最少覆盖模型,以优化簇头个数,并在此基础上研究如何通过调整簇内节点个数和融合相关度来均衡能耗,从而有效减轻热点问题。实验结果表明,通过调整簇内节点个数和限制融合相关度的大小,该算法可有效延长网络生存时间。     

无线传感器网络中基于博弈论的路由建模

在资源受限的无线传感器网络中,路径的可靠度,网络能耗和生存时间是路由问题中需要考虑的三个关键因素.我们把智能传感器节点在路由中联合优化以上三个因素的行为动机提炼为节点的理性偏好,基于该理性偏好,给出了一个动态路由博弈模型.针对该模型的博弈分析表明,对于节点个数有限的无线传感器网络,其路由博弈存在一个纯策略的纳什均衡且最优路径就是纳什均衡的结果.     

基于竞争学习的无线传感器网络聚类算法

在复杂的煤矿作业环境下,无线传感器网络面临着从节点组织、灾害发生后网络重组、救援人员所携带的传感器节点加入网络等问题。该文提出一种基于竞争学习的无线传感器网络聚类算法,归一化处理传感器节点的剩余能量和邻居节点个数,通过相似性比较实现节点间竞争。仿真表明,该算法通信能耗低,网络能耗均衡,扩展性好,抗毁能力较强。     

基于RSSI加权质心和GASA优化的WSN定位算法

针对无线传感器网络节点在自身定位中广泛存在较大的定位误差的问题,提出一种基于RSSI加权质心和GASA优化的无线传感器网络定位算法。该算法假设无线传感器网络中存在一定比例的位置已知的锚节点,利用RSSI加权质心算法计算未知节点与锚节点间的距离,建立以未知节点位置为参数的数学模型,用GASA优化算法计算最优解从而获得未知节点的位置,实现未知节点自身的定位。仿真实验的结果表明,当锚节点个数为30,算法的平均定位误差在10%以内,比RSSI加权质心算法降低了10%~15.5%左右,并且随着节点个数的增加平均定位误差降低。     

一种改进的DV-Hop传感器网络定位算法

基于DV-Hop的无线传感器网络定位算法在洪泛过程中产生大量信息而导致能量消耗大的问题,提出了一种选择边界锚节点的算法。通过减少参与洪泛的锚节点个数来减少能量消耗,从而延长无线传感器网络的生存周期。实验表明,提出的算法不仅能够减少传递的信息量,而且还能略微提高定位精度。     

无线传感器网络k点连通可靠性的研究

无线传感器网络的出现引起了人们的广泛关注,由于无线传感器网络的节点不是预先定位而是随机撒放,那么如何保证一定区域内的传感器节点在满足连通可靠性要求的情况下连结成一张网络?而若干次随机抛撒所形成网络的连通度的平均值与网络的节点个数、节点的通讯半径之间又有何关系?通过计算机仿真模拟试验,给出了网络的k(k>0)连通度概率分布曲线;引入了连通度的数学期望概念来描述若干次抛撒所形成网络的连通度k的平均值,给出了其随网络节点个数、节点通讯半径变化的回归方程;给出了无线传感器网络k点连通概率曲线和3点连通的经验公式;分析了边界节点对网络连通度的影响.这些对无线传感器网络节点个数和节点通讯半径的选择、系统冗余设计等都具有重要的指导意义或参考价值.     

无线传感器网络不均匀环带能量均衡策略

无线传感器网络的监测应用是典型的多对一网络,离Sink较近的节点需承担更多的通信负载,更容易过早地耗尽自身的能量,使网络在有大量剩余节点的情况下死亡。为此提出采用不均匀环带设计使节点能耗均衡,从而延长网络寿命的策略。利用本方法,在实际情况下不仅能确定环带半径,还延长了网络寿命。     

基于环的节点非均匀分布分簇算法

针对无线传感器网络（WSN）中基于环的节点非均匀分布网络模型下的能量空洞问题,提出了一种基于环的节点非均匀分布分簇算法（RCANND）。该算法在节点非均匀分布的网络模型下,通过每环的能耗最小化,计算每一环的最优簇首数;通过节点剩余能量、距基站距离以及与邻居节点的平均距离计算簇首选择度。在簇内以簇首选择度序列表进行簇首轮转,降低分簇次数,提高网络能量的利用效率。对提出的算法进行仿真对比实验,仿真结果表明,相同半径、不同分布模型下节点的平均能耗波动很小;相同分布模型、不同半径下节点的平均能耗波动也不明显。以网络中50%节点存活作为网络生命周期,在节点非均匀分布情况下,所提算法的网络生命周期比混合能量高效分布式不等分簇算法（UHEED）和轮转的混合能量高效分布式不等分簇算法（RUHEED）分别提高约18.1%和11.5%;在节点均匀分布模型下,所提算法的网络生命周期比基于分环的能量高效无线传感器网络分簇路由（RECR）协议提高约6.4%。所提算法有效均衡了不同分布模型下的能耗,有效延长了网络生命周期。     

基于小波变换的分布式WSN数据融合模型研究

针对无线传感器网络节点硬件、能量受限问题,分析现有数据融合方法,提出一种基于小波变换的分布式WSN数据融合模型,该模型对现有环结构模型进行改进,并加入数据验证环节,策略性地减少传输的数据量,并利用小波提升方案对数据进行融合处理,降低数据表示和传输的复杂度。通过仿真实验,证明了DDA-WT算法能有效降低网络节点的能耗,延长整体网络的生存期。     

Fault-tolerant ring embedding in a star graph with both link andnode failures

The star graph interconnection network has been recognized as an attractive alternative to the hypercube network. Previously, the star graph has been shown to contain a Hamiltonian cycle. In this paper, we consider an injured star graph with some faulty links and nodes. We show that even with f_e⩽n-3 faulty links, a Hamiltonian cycle still can be found in an n-star, and that with f_v⩽n-3 faulty nodes, a ring containing at most 4f_v nodes less than that in a Hamiltonian cycle can be found (i.e. the ring contains at least n!-4f_v nodes). In general, in an n-star with f_e faulty links and f_v faulty nodes, where f_e+f_v⩽n-3, our embedding is able to establish a ring containing at least n!-4f_v nodes     

双向主从式Chord资源搜索算法的研究

Chord是一种结构化的P2P网络模型,它具有速度快、无需中心控制、可扩展性强、负载平衡、高容错性能等优点。但是,Chord查找算法为单向查找,当目的节点与当前节点距离较远时,需经多次跳转,增加了路由延迟;Chord中能力较弱的节点来负责系统中大量的查询和下载,以及节点随时加入或离开系统的频繁变迁情况,这样会造成网络查询效率明显下降。改进的算法即双向主从式Chord算法支持双向搜索,并将网络中的节点分为超级节点和普通节点,由评估结果值较高的超级节点组成Chord主环。通过实验证明,改进算法有效地减少了路由跳数,降低了网络延迟。     

LoRa组网技术在胶带运输监控系统中的应用研究

针对胶带运输监控系统缺少无线数据传输通道,无法实现断线后自诊断信息上传、无线传感器接入、断线应急中继通信功能等问题,提出了一种应用于胶带运输监控系统的LoRa无线组网技术方案.针对链式组网结构比较适合胶带运输监控系统多点延伸的特点,采用了LoRa链式组网模式.根据LoRa链式组网传输模式的要求,确定了节点间的数据访问关系,将主机节点与子节点设计为一主多从的传输方式,节点根据相邻关系进行路由规划,组成单层链式网络.为满足数据传输需求,采用巡检应答式通信机制,通信过程遵循规则时序,信道通过时分进行有序利用.根据上述方案,给出了用于胶带运输监控系统的LoRa无线组网传输节点设备软硬件设计,并进行了测试,结果表明:LoRa链式组网模式传输性能可靠稳定,无线发送状态的节点功耗小于300 m W,10个节点组网传输时延为1.12 s,丢包率小于0.6%,可满足胶带运输监控系统对无线组网传输功能的需求.     

基于多普勒测速的水下传感器时间同步算法

时间同步是水下传感器网络的关键技术,由于海洋中采用水声通信时传播时延高且存在多普勒频移,导致使用射频通信的陆上时间同步算法无法直接应用于水下环境.基于多普勒测速原理和节点在水下的移动性,提出一种新型的时间同步CD-Sync算法.利用具有聚类特性的分簇模型选择合理的簇首节点,并与水面信标节点进行簇内同步,且在同步过程中,...     

大规模无线传感器网络节点部署研究

无线传感器网络多跳的组网方式导致不同住置的节点能耗分布不均.为避免特定住置节点耗能过多形成能量空洞,以致网络不能有效连通,从而影响网络生存周期,需要对无线传感器网络的节点部署进行规划.本文采用环状能耗模型,根据传感器节点的探测半径,提出了覆盖度优先和连通性优先两种策略进行节点部署.理论计算和仿真实验表明,该分布在有效保证覆盖度和连通性的前提下,使得能耗负载均匀分配在各个节点上,相比于同等情况下的均匀分布策略,该策略能有效的延长节点的生存周期约2.17倍.     

Enhanced fault tolerant routing algorithms using a concept of “balanced ring”

Fault rings can be used to guide messages bypass faulty nodes/links in a fault tolerant interconnection network. However, nodes on the fault ring become hot spots, thus causing uneven distribution of the traffic loads. To avoid such traffic congestion, a concept of the balanced ring is proposed in this paper. The proposed balanced ring, defined as concentric rings of a given fault ring, can be applied to the fault tolerant routing algorithms for mesh and torus topologies. By properly guiding messages to route on the balanced ring and the fault ring, more balanced link utilization and greatly reduced traffic congestion can be achieved on a fault tolerant network. Methods of applying the balanced ring concept to some published fault tolerant routing algorithms are discussed. Proof of deadlock and livelock freedom is also presented. The use of balanced ring does not need to add new virtual channels. The performance of two routing algorithms with and without the balanced ring is simulated and evaluated. The results indicate that routing algorithms with the balanced rings constantly yield larger throughput and smaller latency than those without.     

HyCube: A distributed hash table based on a variable metric

Distributed Hash Tables (DHT) proved to be scalable decentralized systems providing efficient resource location. This paper concentrates on efficiency and resilience to node failures of DHT systems and presents a novel model of a distributed hash table based on a hierarchical hypercube geometry, called HyCube. The DHT geometry, the choice of the metric defining logical distances between nodes, and the routing algorithm have fundamental influence on routing efficiency and resilience. The use of the one-dimensional model (placing the nodes logically on a ring) allows the nodes to maintain sets of references called sequential neighbors - certain numbers of neighbors that are the closest existing nodes in both directions on the ring. Such a model yields a very high level of resilience to node failures. The new approach, presented in the paper, employs a variable multi-dimensional metric adopting the Steinhaus transform. Routing, lookup and search algorithms are discussed, as well as routing table nodes selection and self-organization techniques. It is shown that the new approach allows reaching a higher level of resilience to node failures, as well as a shorter average routing path length than with the use of the sequential neighbors sets.