无线传感器网络的MAC协议的性能研究

对近年来无线传感器网络的媒体访问控制(MAC)协议的最新研究进展进行讨论和综述,描述设计无线传感器网络MAC协议应该考虑的问题,详细论述传感器网络的MAC协议的能量有效性问题,着重对一些具有代表性的MAC协议进行对比、分析,并在此基础上提出将来设计MAC协议的方向和建议。     

无线传感器网络的MAC协议的性能研究

对近年来无线传感器网络的媒体访问控制（MAC）协议的最新研究进展进行讨论和综述,描述设计无线传感器网络MAC协议应该考虑的问题,详细论述传感器网络的MAC协议的能量有效性问题,着重对一些具有代表性的MAC协议进行对比、分析,并在此基础上提出将来设计MAC协议的方向和建议。     

一种用于无线网格骨干网的基于控制帧的功率控制MAC协议

针对无线网格骨干网中采用相同的发射频率造成严重信号干扰的问题,提出了一种新的功率控制MAC协议.该协议通过控制接收节点发送控制帧的功率,使得对整个数据发送和接收过程真正产生干扰的节点能够正确接收到该控制帧,从而延迟发送过程,避免信号干扰.该协议能够有效提高无线网格骨干网中无线接入点的空间复用度.理论分析表明,无线接入点的空间距离越短,空间复用度提高率越高.模拟试验表明,与IEEE802.11标准的MAC协议相比,该协议明显提高了网络中并行的互不干扰的数据发送过程数量,显著提高了整个网络的吞吐量.     

无线传感器网络路由协议的节能研究

介绍无线传感器网络特点及应用,将传感器网络路由协议分为平面路由协议和层次型路由协议,并对其中典型的路由协议进行节能方面的分析,指出路由协议未来的研究重点。     

基于数据融合的无线传感器网络路由协议

在无线传感器网络中,各个协议层的数据融合技术都有各自的算法,而网络层的数据融合技术则主要是与路由协议相结合。本文根据数据融合和路由协议的基本原理,分析了几种结合路由协议的数据融合算法,并对这几种算法进行分析和比较。     

浅析无线传感器网络路由协议

无线传感器网络作为计算,通信和传感器官项技术相结合的产物,目前成为计算机科学领域一个活跃的研究分支。结合近年来国外的研究成果,着重从路由协议方面介绍无线传感器网络的研究现状,比较分析了FLOODING、GOSSIPING、SPIN、DIRECTEDDIFFUsION等多种路由协议,指出了各自的特色。     

无线传感器网络LEACH协议改进

本文在对现有分簇技术如LEACH协议进行深入全面分析的基础上,提出新的基于剩余能量和距离的争先式多跳簇生成算法。算法有两个特点,1）提出“参考能量”的概念,由节点自身剩余能量和参考能量的比值确定节点成为簇首的优先度,凭优先度争先成为簇首,同时考虑节点与基站的问距,判断“参考距离”,使簇首分布均衡。2）基站需要用一个给定的发送功率向网络内广播一个信号。每个传感器节点在接收到此信号后,根据接收信号的强度计算它到基站的近似距离。获得这个距离不仅有助于传感器节点向基站传输数据时选择合适的发送功率以节约能量消耗,而且还为本算法构造非均匀大小的簇。     

基于路由量的无线传感器网络路由协议

提出一种新颖的能量感知型无线传感器网络路由协议,并给出实现过程和仿真结果.从无线传感器网络实际的应用需求出发,综合WSN在能量高效、可扩展性、服务质量等方面的不同要求,基于重点关注节点路由量的策略,在对当前主流WSN路由协议深入研究的基础上设计出了基于路由量的动态WSN路由协议.仿真结果表明:设计的路由协议可以在传感器网络系统层面较好地改善能量消耗的有效性和均衡性,因而避免了网络中热点的过早出现,延长了整个网络的生存期.     

分簇无线传感器网络的双时槽混合MAC协议

基于事件驱动的无线传感器网络应用,提出了一个基于分簇优化的低时延混合MAC协议--CHMAC.CHMAC采用双时槽传输调度和载波检测多路接入/时分多址接入(CSMA/TDMA)混合模式,采用适合分簇网络的时槽分配,优先保证紧急事件的最小延迟发送,并充分利用分簇网络的数据流特点,精细控制节点的侦听、睡眠以及传输功率,以提高能量有效性和网络吞吐量.理论分析和模拟试验表明,该协议能够以良好的适应性和健壮性在各种流量条件下均表现良好的性能.     

传感器网络应用于煤矿井下的路由协议设计

无线传感器网络就被应用于煤矿安全监测是一个发展方向,对传感器网络中的LEACH协议和PEGASIS协议进行分析,设计一种多簇头多路径的可靠路由协议,这样就能够保证信息的准确可靠到达用户。仿真结果表明,改进后的算法能提高成功接收数据包的概率,有效地提高网络通信的可靠性。     

一种基于跨层设计的UWB无线Ad hoc网络MAC层协议

运用跨层设计思想和方法研究了超宽带（UWB）无线自组织（Ad hoc）网络媒体访问控制（MAC）层协议的设计,提出了一种可利用UWB技术定位性好的优势和实现跨层协作的MAC层协议。该协议通过物理层、MAC层和网络层之间的跨层协作来解决自组织网络单信道无线传输过程中的隐藏终端和暴露终端问题以及网络能量节约问题,以提高网络的性能。仿真实验表明,该协议在平均吞吐量、平均端到端时延以及能量开销等性能指标上,均优于已有的IEEE802．11和MACA—BIMAC协议。该协议的设计思想和方法为下一步的UWB无线Ad hoc网络研究奠定了理论和实验基础。     

Game-theoretic medium access control protocol for wireless sensor networks

In the traditional medium access control (MAC) protocols for wireless sensor networks (WSNs), energy consumption is traded for throughput and delay. However, in future WSNs, throughput and delay performance had better not be sacrificed for energy conservation. Here first, an incompletely cooperative game-theoretic heuristic-based constraint optimisation framework is introduced to achieve the goals of throughput, delay and energy conservation simultaneously. Then a simplified game-theoretic MAC (G-MAC) protocol is presented, which can be easily implemented in WSNs. Simulation results show that compared with two typical MAC protocols for WSNs, sensor MAC and timeout MAC, G-MAC can increase system throughput, and decrease delay and packet-loss-rate, while maintaining relatively low energy consumption.     

Fair power control for wireless ad hoc networks using game theory with pricing scheme

Resource allocation in wireless ad hoc networks is usually modelled in a non-cooperative game theoretic framework with the objective of maximising individual utility. However, the selfishness of autonomous users under such framework may lead to throughput unfairness which only benefits certain users. To alleviate this unfairness problem, the authors propose a payment-based power control scheme using game theory where each user announces a set of price coefficients that reflects different compensations paid by other users for the interference they produce. Users who generate higher interference are required to pay more by transmitting at a lower power to give other users a fairer chance of sharing the throughput.Without any incentive to play fairly, users could misbehave by broadcasting high price coefficients to force other users to transmit at a lower power. The authors treat this problem casting it into a price game which resembles a Prisoner's Dilemma game. Users who play this game iteratively will behave cooperatively and broadcast the price coefficients truthfully. Together with analytical proof, the proposed approach is shown to converge to Nash equilibrium where at this point it is able to provide a fairer throughput share among users at the expense of a slight loss in total throughput.     

无线传感器网络的流量自适应分簇算法协议

在分析LEACH路由协议算法的缺点的基础上,提出了一种用于无线传感器网络的基于流量自适应的TDMA分簇算法协议.该协议根据当前节点数据流量的变化,自适应地调整该节点在其簇内通信的时隙长度,减少节点空闲时消耗的能量和节点从睡眠到活跃状态来回切换的能量.仿真实验结果表明,与LEACH协议簇内时隙分配算法相比,运用这种新的时隙分配算法,可以节省节点的能量,提高网络的生存时间,改善网络性能.     

一种基于CSMA/CA的水声网络功率控制MAC协议

水声通信网络在资源勘探、灾害预报、环境监测等方面有广阔的应用前景。由于水声通信环境传播延迟高、带宽窄,TDMA、FDMA等多址接入方式的应用受到了限制,因此在水声网络中一般采用随机接入的方式。CSMA／CA是一种得到广泛应用的多址接入协议。在CSMA／CA协议的基础上,设计了一种适用于水声网络的功率控制MAC协议-PC-CSMA／CA协议。PC-CSMA／CA协议利用CSMA／CA进行RTS／CTS预约的特点,进行数据包传输的自适应功率调整,在不影响CSMA／CA协议的性能的同时节约了能量。仿真结果表明：改进后的协议大大减少了能量消耗,且不影响网络的吞吐量。     

区分服务的无线传感器网络路由协议

在优先级多路径路由协议PRIMAR（PRIoritize MultipAth Routing）的基础上,提出了NRE-PRI—MAR协议：以邻居节点剩余能量（NRE）作为衡量路径优先级大小的依据,通过建立节点的二级路由表来决定下一跳转发节点．仿真实验表明,该协议有效地提高了网络的生存期,实现了区分服务．     

面向分簇无线传感器网络的两层动态地址分配协议

针对分簇无线传感器网络提出了一种新的两层动态地址分配(TTDA)协议.TTDA采用两级地址分配方式,即基站为簇头分配地址,簇头为簇成员分配地址.基站为簇头分配地址时,采用Huffman编码,使得离基站更远的簇头获取更短的地址,从而节省地址传输能耗.地址分配基于租约,只在一段时间内有效,因此节点失效后可以回收其地址.T1...     

Efficient power-consumption-based load-sharing topology control protocol for harsh environments in wireless sensor networks

Energy conservation and network performance are critical issues in wireless sensor networks.The authors present a novel efficient communication topology control protocol, called quorum-based load-sharing control protocol (QLSCP). QLSCP is a quorum-based communication protocol, which chooses appropriate communication nodes, adjusts the service loads of critical nodes and performs adaptive sleep management. QLSCP is suitable for harsh environments without a central control server calculating the locations of sensors, using the factor of the remaining power to build the system topology. The proposed protocol divides the topology operation into topology formation, adjustment and execution phases. The topology formation phase builds the backbone of an enhanced tree. In the topology adjustment phase, the enhanced tree is adjusted by an optimal balance of critical nodes in the backbone. In the topology execution phase, the efficient surplus-energy consuming (ESC) mechanism is proposed to efficiently exhaust the energy of each node. The ESC mechanism is designed to efficiently exhaust the latest remaining electronic power of sensor nodes. Simulation results of QLSCP demonstrate that it efficiently achieves to prolong system lifetime in harsh environments.