分簇无线传感器网络中全局最小能耗传输策略

无线传感器网络能量均衡策略中存在能耗大小的问题。在圆形的网络模型中,通过比较不同分环数下总能耗大小,得出在能量均衡前提下,能耗最小的网络分环数。算法同时能够明确网络所需的最优簇头数。实验数据表明,该策略可以最大限度的减少节点能耗,延长网络寿命。     

面向实际信道观测环境的时限约束无线下行调度策略

时限约束无线下行传输广泛应用于各类关系国计民生的实时通信业务,要求每个数据分组在严格传输时限内进行高可靠性传输.尽管如此,基站往往不能完全观测自身与各设备之间的信道状态,而需要借助反馈所携的信息对信道状态进行观测,从而增加了下行调度策略的设计难度.文章基于此实际信道观测环境设计时限约束下行调度策略,允许基站根据当前数据...     

射频供能传感网中能量源布置和发送功率优化

射频能量捕获无线传感网（RF energy harvesting wireless sensor network,简称RFEH-WSN）是无线传感网的热点研究领域之一,专用射频能量源设备（energy transmitter,简称ET）的使用进一步增强了网络的可控制性和实用性.这类应用中一个值得研究的问题就是如何配置给定数量的ET,从而在满足节点能量需求的前提下优化布置位置和发送功率,减少能量消耗.首先对ET布置和发送功率联合优化问题建模,明确优化目标和限制条件.然后分别提出了先基于聚类算法确定ET位置再调整功率的分步优化方案,以及基于粒子群优化（particle swarm optimization,简称PSO）的布置与发送功率联合优化方案.仿真结果显示,布置和发送功率联合优化方案较分步优化方案,ET发送功率的节能效果更为明显.     

Structural Properties of Optimal Transmission Policies Over a Randomly Varying Channel

We consider the problem of transmitting packets over a randomly varying point to point channel with the objective of minimizing the expected power consumption subject to a constraint on the average packet delay. By casting it as a constrained Markov decision process in discrete time with time-averaged costs, we prove structural results about the dependence of the optimal policy on buffer occupancy, number of packet arrivals in the previous slot and the channel fading state for both i.i.d. and Markov arrivals and channel fading. The techniques we use to establish such results: convexity, stochastic dominance, decreasing-differences, are among the standard ones for the purpose. Our main contribution, however, is the passage to the average cost case, a notoriously difficult problem for which rather limited results are available. The novel proof techniques used here are likely to have utility in other stochastic control problems well beyond their immediate application considered here.      

无线网络视频传输差错控制技术研究

随着多媒体、网络技术以及移动通信的发展,视频通信的应用成了必然的趋势.传输的视频需要进行压缩,冗余信息的丢失使视频数据在传输中抵抗信道误码的能力变得十分脆弱.不幸的是,无线网络信道中,误码的产生、数据的丢失总是难以避免.当网络拥塞时更容易造成突发性的分组丢失现象,引起图像质量严重下降,必须采用有效的差错控制技术进行处理.本文提出并实现了一种适合于无线网络环境下视频传输的差错控制方法,它包括一个基于丢包检测的流量自适应算法,编码端的宏块重排序的算法和解码端的自适应的差错掩藏算法.实验结果表明,在无线网络环境下,采用本文提出的差错控制方法能够有效提升视频传输的质量.     

Perceptually Optimized 3-D Transmission Over Wireless Networks

Many protocols optimized to transmissions over wireless networks have been proposed. However, one issue that has not been looked into is considering human perception in deciding a transmission strategy for three-dimensional (3D) objects. Several factors, such as the number of vertices and the resolution of texture, can affect the display quality of 3D objects. When the resources of a graphics system are not sufficient to render the ideal image, degradation is inevitable. It is therefore important to study how individual factors affect the overall quality, and how the degradation can be controlled given limited bandwidth resources and possibility of data loss. In this paper, the essential factors determining the display quality are reviewed. We provide an overview of our research on designing a 3D perceptual quality metric integrating two important ones, resolution of texture and resolution of mesh, that control the transmission bandwidth requirements. A review of robust mesh transmission considering packet loss is presented, followed by a discussion of the difference of existing literature with our problem and approach. We then suggest alternative strategies for packet transmission of both 3D texture and mesh. These strategies are then compared with respect to preserving 3D perceptual quality under packet loss     

无线网络视频传输差错控制技术研究

随着多媒体、网络技术以及移动通信的发展,视频通信的应用成了必然的趋势。传输的视频需要进行压缩,冗余信息的丢失使视频数据在传输中抵抗信道误码的能力变得十分脆弱。不幸的是,无线网络信道中,误码的产生、数据的丢失总是难以避免。当网络拥塞时更容易造成突发性的分组丢失现象,引起图像质量严重下降,必须采用有效的差错控制技术进行处理。本文提出并实现了一种适合于无线网络环境下视频传输的差错控制方法,它包括一个基于丢包检测的流量自适应算法,编码端的宏块重排序的算法和解码端的自适应的差错掩藏算法。实验结果表明,在无线网络环境下,采用本文提出的差错控制方法能够有效提升视频传输的质量。     

Energy Efficient H.263 Video Transmission in Power Saving Wireless LAN Infrastructure

Wireless local area networks (WLANs) are now being used in places where access point (AP) power saving would be very desirable. Although this is not currently possible, modifications to the IEEE 802.11 protocol have recently been proposed which would permit this functionality. A difficult problem that arises is to maintain good client power saving when AP power saving is introduced. This is especially true when carrying multiple real-time traffic flows such as H.263 video, where the payload size varies randomly over short time periods. In this paper, we first present protocol modifications for power saving quality-of-service (QoS) enabled access points (PSQAP). We then focus on the transmission of bursty real-time H.263 video over a PSQAP. A variety of mechanisms are proposed for this purpose, which result in various tradeoffs between station and PSQAP power saving performance. Analytical models and simulation experiments are used to assess the performance of the video scheduling algorithms. The best overall performance is obtained using a mechanism that combines a novel variant of the Power Save Multi-Poll (PSMP) protocol with a scheduling mechanism based on a discrete autoregressive video prediction model.      

无线传感器网络最小覆盖能量优化算法

在无线传感器网络中,位于基站周围的节点由于负责所有探测数据的转发任务而能量消耗水平较高。为了均衡基站周围节点的能量消耗,提出一种合理有效的节点轮换休眠机制。使得网络中大量冗余节点处于休眠状态,从而减少基站周围重要节点的负载。基于这种想法提出了冗余节点判定定理,基于Voronoi图寻找最大可休眠节点集,设计了最小连通覆盖算法（FBSW）寻找网络中可休眠的冗余节点,有效地延长网络的生命周期。仿真结果证明,该算法的运行复杂度优于贪婪算法,由于冗余节点轮换休眠,整个网络的能量节约了20.01%以上。     

谐振式无线电能传输电源方案设计分析

在无线电能传输系统中,需要通过提高交流电源的频率来提高系统的传输效率。目前国内外对无线电能传输系统的研究都是直接将经典E类功率放大器或者逆变电路作为其高频电源,研究整个系统的传输特性,而对不同场合下如何选择高频电源没有系统分析。针对这一点,在结合几种高频电源以及开关器件的特点下,总结出无线电能传输系统在不同功率场合下的最佳电源选择。此外,提出将IGBT作为E类功率放大器的开关器件用于几百瓦左右的中等功率场合,以及将三相式E类功率放大器用于小功率的多负载输出场合。仿真分析了每种电源的特点和适用范围,为研究无线电能传输电源提供了系统的理论参考。     

无线信道视频流编码与自适应传输方案

由于无线信道的时变特性和移动设备有限的能量资源,保证无线网络视频流传输的Qos是一项比较困难的任务。文章提出了一种基于无线网络的视频流自适应传输架构。这个架构不仅动态的估计了无线网络的状态进行自适应传输,而且同时执了差错控制和功率控制。通过分析网络的状态和视频流的特性来动态分配资源,提高了端到端的QoS。     

Low-Delay Low-Complexity Bandwidth-Constrained Wireless Video Transmission Using SVC Over MIMO Systems

We propose an efficient strategy for the transmission of scalable video over multiple-input multiple-output (MIMO) wireless systems. In this paper, we use the latest scalable H.264 codec (SVC), which provides combined temporal, quality and spatial scalability. At the transmitter, we estimate the decoded video distortion for given channel conditions taking into account the effects of quantization, packet loss and error concealment. The proposed scalable decoder distortion algorithm offers low delay and low complexity. The performance of this method is validated using experimental results. In our proposed system, we use a MIMO system with orthogonal space-time block codes (O-STBC) that provides spatial diversity and guarantees independent transmission of different symbols within the block code. The bandwidth constrained allocation problem considered here is simplified and solved for one O-STBC symbol at a time. Furthermore, we take the advantage of the hierarchical structure of SVC to attain the optimal solution for each group of pictures (GOP) of the video sequence. We incorporate the estimated decoder distortion to optimally select the application layer parameter, i.e., quantization parameter (QP), and physical layer parameters, i.e., channel coding rate and modulation type for wireless video transmission.      

面向MIMO多跳无线网络的多用户视频传输优化方法

MIMO(multi-input multi-output)作为一种有效提高无线信道可靠性和带宽的新兴技术,已在无线网络中得到广泛应用.但是,如何利用MIMO在多跳无线网络中为多用户提供高质量视频服务,尚未得到广泛关注.多跳无线链路之间的共信道干扰是需要解决的关键问题.提出一种面向多跳无线网络的多用户视频传输方法,利用链路选择、MIMO的空间复用和空间分集等特点,减少链路间的共信道干扰,最大化多用户的平均视频传输质量.通过对链路选择和天线分组进行建模,将上述传输策略抽象成一个最优化问题,该问题是一个NP-hard问题.为了降低求解复杂度,引入遗传算法来求解链路选择问题.该算法采用基因遗传“优胜劣汰”的特性,在保证性能的同时,大幅度降低了求解复杂度.另外,由于遗传算法中每条“染色体”的“优劣”与天线分组策略有关,因此结合可伸缩视频的失真模型,将天线分组问题转化为一个标准的0/1背包问题,并在搜索时采用深度优先和分支限界技术,进一步降低算法复杂度.实验结果表明,所提出的链路选择算法和天线分组算法均能显著提高用户接收视频的质量.     

互感系数的影响因素及其对无线能量传输系统效率的影响

为解决体内无创检测装置的能量供给问题,设计出一无线能量传输系统,并根据系统的互感模型分析能量传输效率,得出了影响能量传榆效率的主要因素是发射和接收线圈之间的互感系数.为实现系统的高效能量传输,应尽量提高互感系数.最后实验分析了两线圈的半径、位置和角度偏移对互感系数的影响,为提高无线能量传输效率提供了方法依据.     

有预算和截止期约束的网格作业调度算法

在商业网格计算环境中,作业有预算和截止期限制。如何向消费者提供有质量保障的服务,同时考虑服务提供者的利益,是一个关键问题。现有的作业调度算法只从消费者的角度出发对作业完成的时间和成本进行优化。同时从消费者和服务者的角度,利用作业的属性定义了作业的价值密度,在此基础上提出了高价值密度优先的网格作业调度算法HVDF。仿真结果表明,HVDF算法在实现价值率和按时完成作业数两个性能指标上优于现有算法。     

能量约束无线传感器网络节能策略与状态估计协同研究

随着传感器技术的快速发展以及在各行业的广泛应用,能量约束问题逐渐显现,成为制约无线传感器网络技术发展与应用的瓶颈之一,因此,网络环境中的状态估计必须考虑网络能耗所带来的新问题。首先从提高网络能效、延长网络寿命的角度,讨论了无线传感器网络中能量消耗的主要因素和已有的几种节能策略,包括优化介质访问控制(MAC)技术、数据融合技术与节能路由协议等。进一步,基于对状态估计问题的考虑,给出分布式传感器网络中的状态估计框架图,在考虑节点失效、链接失败等原因的基础之上,分析了基于节约能耗的传感器调度策略及无线传感器网络系统中存在的不确定性问题。最后,总结能量约束下分布式状态估计进一步研究的关注点。     

无线网络功率最小化的分布式中继选择方法

中继协作已视作提高边沿用户能量有效性和服务质量的新型技术.因此,针对存在瑞利衰落的解码转发中继网络如何选择中继节点以最小化系统总功率的问题,提出了使用分布式拍卖算法选择合适的中继节点以最小化系统总传输功率.该算法首先通过信道传输功率的闭合表达式得到用户节点和中继节点的最小传输功率,然后根据分布式拍卖算法为用户节点分配合适的中继节点.仿真结果显示用户节点仅需要通过和中继节点交换少量信息就可以选择合适的中继节点.     

基于改进型发射线圈的无线能量传输系统优化

胶囊内镜机器人无线能量传输的性能易受到尺寸、安全性等诸多因素的影响。为使机器人胶囊在这些限制下依然能够安全稳定地接收能量,采用修正Helmholtz线圈作为系统的发射线圈。以SS型补偿系统为例,建立了关于初次级线圈匝数、线圈半径和系统谐振频率的效能积模型。以温升条件及电磁安全性限制为约束,建立能量传输系统优化的数学模型。采用改进的混合差分进化算法对系统进行优化设计,并对优化后的参数进行样机实验验证与电磁安全性仿真分析。结果表明,优化后的系统接收功率达1.59 W,传输效率达12.0%,系统的位置稳定性与电磁安全性均满足使用要求。     

基于能量最小路径的WSN分簇算法

为延长无线传感器网络(WSN)的生存时间,提出一种基于能量最小路径的WSN分簇算法。参照节点的剩余能量与全网动态平均能量的比例关系,决定节点是否成为簇头,并结合簇头间的能量最小路径,实现全网的能耗均衡。仿真结果显示,该算法在网络生存时间、数据吞吐量和网络能耗等指标上性能较优。     

基于有向图的分布式连续时间非光滑耦合约束凸优化分析

研究一类分布式优化问题, 其目标是在满足耦合不等式约束和局部可行集约束的情况下使非光滑全局代价函数值最小. 首先, 对原有的分布式连续时间投影算法进行拓展, 结合线性代数理论分析, 设计一个适用于强连通加权平衡有向通信网络拓扑图的算法. 其次, 在局部代价函数和耦合不等式约束函数是非光滑凸函数的假设条件下, 利用Moreau-Yosida函数正则化使目标函数和约束函数近似光滑可微. 然后, 根据强连通加权平衡有向图的分布式连续时间投影算法构造李雅普诺夫函数, 证明该算法下的平衡解是分布式优化问题最优解, 并对算法进行收敛性分析. 最后, 通过数值仿真验证算法的有效性.