无线传感器网络中的簇头节点能耗平衡策略

无线传感器网络（WSNs）具有集中式数据收集和多对一数据通信等特点,使得越靠近汇聚节点的簇头节点能耗越大,最终导致网络中心出现能量空洞。提出一种基于簇内节点分配的簇头节点能耗平衡策略,根据WSNs的分簇汇聚拓扑结构,分析了其中簇头节点的能量消耗情况;在此基础上,通过在各簇内分配一定数量的基本节点,并成比例地增加附加节点的方式,使网络中各簇头节点的能量消耗相等。仿真结果表明：该策略能够适应网络规模和负载的动态变化,最终达到平衡簇头节点能耗的目的。     

基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSNs)中多跳通信造成的“热区”等问题,提出一种基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由(WCF-UC)算法.该算法采用权值的局部竞选簇首策略,簇首根据距离信息等构建大小不均的多个簇,通过考虑节点剩余能量、节点稀疏程度等因素来保证簇首的最优选择,簇内使用链式结构代替点对点通信,有效均衡簇内通信能耗.采用簇间多跳路由算法,使用一个代价函数,兼顾簇首剩余能量、簇内成员节点数量和位置信息,确定最优能量路径,完成簇间信息传输,平衡簇间通信能耗.仿真结果表明:与LEACH,HEED,EEUC等算法相比,该算法能够有效地均衡节点能耗,延长网络生命周期.     

基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法

稀疏无线传感器网络中各传感器节点距离较远,而传统的静态数据收集方法要求各传感器节点直接通信,导致网络延迟时间长,能耗高。针对该问题,提出一种基于移动机器人的无线传感器数据收集方法。该方法首先由静态节点选择与路径最短的移动机器人作为簇头,移动机器人比较一定周期内检测到的邻居节点的平均剩余能量与整个网络传感器节点平均剩余能量,根据比较结果决定其是否移动,若移动则采用范围可控的随机移动策略;当移动机器人移动到新位置时,传感器节点更新路由,选择新的移动机器人作为簇头。仿真结果表明,与传统的静态无线传感器网络数据收集方法相比,基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法大大降低了数据传输延迟和节点能量消耗。     

基于网络编码的WSNs数据收集方法

无线传感器网络(WSNs)监测数据的收集方式方法是目前的研究热点,而无线传输的广播特性又使得网络编码非常适合于无线网络。在介绍网络编码原理、核心思想以及在WSNs应用现状的基础上,提出了一种基于部分网络编码的自适应WSNs数据收集方法,该方法针对簇网络拓扑结构,簇成员节点把网络编码数据发送给簇头节点,簇头节点利用随机网络编码的方式把数据传输到Sink节点。实验结果表明:该机制具有能耗较低和汇报数据较准确的特点。     

一种鲁棒性强的无线传感器网络位置隐私保护方案

传统无线传感器网络（WSNs）位置隐私保护方案难以解决安全性与网络能耗之间的均衡,为了提高网络隐私信息的安全性,提出一种鲁棒性强的无线传感器网络位置隐私保护方案.首先通过增加伪源节点和伪汇聚节点防止攻击者获得关键节点的位置信息;然后采用伪汇聚节点分组、概率丢弃冗余数据包降低网络资源消耗;最后在Matlab 2012平台下进行仿真对比实验.结果表明：该方案可以提高网络攻击事件检测率,降低网络时延,有效地保护源节点和汇聚节点的位置隐私.     

改进的LEACH协议在井下通信系统中的应用

无线传感器网络由能量受限的节点组成,通过部署这些节点以便收集特定监测区域内的有用信息.基于层次的LEACH协议通过将节点分簇以实现数据融合.随机选择的簇头节点接收到本簇成员的数据后进行融合处理,将结果传输到汇聚节点.避免每个节点都与远距离的汇聚节点直接通信,从而节约能耗.将无线传感器网络应用于井下通信系统,能够提高通信的安全性.LEACH的分簇结构与矿井内分坑道工作的情况相类似,把每个坑道作为一个簇,将多数传感器节点安置在坑道内的固定位置,少量节点随矿工位置移动,再将这些节点采集的数据传输至簇头节点.本文主要针对井下通信系统的特点对现有的LEACH协议进行改进,优化了簇头节点的选举方法,并允许部分节点采用多跳方式与汇聚节点通信,使其更符合矿井结构的要求,从而节约了能耗,并且有效地延长了网络的生存时间.     

基于簇首移动的无线传感器网络路由算法

以往的无线传感器网络分簇算法中,簇首位置固定无法移动,缺乏针对网络实时变化的灵活性,在均衡网络节点能量消耗的问题上存在着缺陷。鉴于此,提出一种簇首移动的无线传感器网络路由算法（MCHCA）。MCHCA算法将簇首设置为移动节点,通过网络区域大小及节点传输半径确定合理的移动簇首数目;根据簇内成员的位置坐标和剩余能量的信息,确定簇首每轮所需移动到的最佳位置;移动簇首收集簇内成员的数据并将其融合,传递给Sink节点。仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络节点负载的能耗,提高了网络的生命周期。     

基于协作传输的大范围WSNs能耗均衡分簇算法

由于大范围无线传感器网络（WSNs）节点的数量巨大,网络的能量消耗极不均,提出一种基于协作传输的分簇算法—EBBMCC—LS算法。该算法在保证网络均匀分簇的前提下,能保证网络中簇头节点的均匀分布,在簇间通信时加入协作传输策略,传感器节点之间通过协作传输构成虚拟多天线系统,改善系统性能,解决了大范围WSNs中的能耗不均现象。实验验证：该算法能够均衡大范围WSNs中的能耗,延长网络寿命,可促进大范围WSNs应用的推广。     

WSNs中一种基于阈值修正的多跳分簇路由算法

针对无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)中节点能耗不均及能量利用率低等问题,提出基于阈值修正的多跳分簇路由(Threshold Correction-based Multi-hop Clustering Routing,TCCR).TCCR路由先依据网络区域面积、汇聚节点位置以及节...     

无线传感器网络定位技术研究进展

在无线传感器网络（WSNs）中,通过对节点的定位以确定事件发生的位置是WSNs需要具备的基本功能。介绍了WSNs定位技术的国内外研究现状,分析了静态传感器网络定位、移动信标节点定位和移动传感器网络定位的原理及方法,讨论了几种主要算法的优缺点,给出了移动传感器网络定位技术进一步研究的方向与面临的挑战。     

一种加权稠密子图社区发现算法

目前,针对复杂网络的社区发现算法大多仅根据网络的拓扑结构来确定社区,然而现实复杂网络中的边可能带有表示连接紧密程度或者可信度意义的权重,这些先验信息对社区发现的准确性至关重要.针对该问题,提出了基于加权稠密子图的重叠聚类算法（overlap community detection on weighted networks,简称OCDW）.首先,综合考虑网络拓扑结构及真实网络中边权重的影响,给出了一种网络中边的权重定义方法;进而给出种子节点选取方式和权重更新策略;最终得到聚类结果.OCDW算法在无权网络和加权网络都适用.通过与一些经典的社区发现算法在9个真实网络数据集上进行分析比较,结果表明算法OCDW在F度量、准确度、分离度、标准互信息、调整兰德系数、模块性及运行时间等方面均表现出较好的性能.     

WSN数据收集中移动sink的路径规划和蔟头节点选取问题的综合研究

针对较大规模的无线传感器网络通过多跳传输进行数据收集而引起的能量空洞问题,本文提出了一种基于移动sink的簇头节点数据收集算法（MSRDG）,该算法基于图论原理,在满足时延性的条件下,综合考虑了普通节点到簇头节点路由和移动sink遍历路经选取的问题,构建了一条通过的簇头节点尽可能多的移动轨迹。通过NS-2仿真软件对算法的性能进行评估,结果显示出该算法能减少数据的多跳传输,降低无线传感器网络节点的能量消耗,延长网络寿命。     

基于混合蛙跳算法的非均匀分簇WSNs路由协议

为使无线传感器网络(wireless sensor networks, WSNs)节点能量消耗相对均衡, 提出了一种能量均衡的可移动sink汇聚节点非均匀分簇路由协议(sink mobility based and energy balancing unequal clustering protocol, SEBUCP)。协议采用改进的混合蛙跳算法, 将剩余能量大、通信能力强的节点选为簇头并划分不同大小的簇, 在簇头之间引入竞争机制, 使分簇拓扑更加合理; 为减少簇头更换频率, 簇内采用簇头连续担任机制, 通过对比节点权值确定簇头交换时机, 并运用贪婪算法, 在簇头和sink之间选择最优中继节点; 为进一步减少节点能量消耗, 采用sink汇聚节点可移动方式, 避免了热点问题的出现。仿真结果表明, SEBUCP在网络生存周期、能量均衡等方面具有较好的性能。     

基于节点相似性和网络嵌入的复杂网络社区发现算法

社区发现算法对分析复杂网络的拓扑和层次结构、预测复杂网络的演化趋势等具有十分重要的意义.传统的社区发现算法划分精度不高,忽略了网络嵌入的重要性.针对这样的问题,提出了基于节点相似性和网络嵌入Node2Vec方法的无参数社区发现算法.首先,使用网络嵌入Node2Vec方法将网络节点映射成欧氏空间中低维向量表示的数据点,计...     

A New Protocol for the Detection of Node Replication Attacks in Mobile Wireless Sensor Networks

Wireless sensor networks (WSNs) are often deployed in harsh environments.Thus adversaries can capture some nodes,replicate them and deploy those replicas back into the strategic positions in the network to launch a variety of attacks.These are referred to as node replication attacks.Some methods of defending against node replication attacks have been proposed,yet they are not very suitable for the mobile wireless sensor networks.In this paper,we propose a new protocol to detect the replicas in mobile WSNs.In this protocol,polynomial-based pair-wise key pre-distribution scheme and Counting Bloom Filters are used to guarantee that the replicas can never lie about their real identifiers and collect the number of pair-wise keys established by each sensor node.Replicas are detected by looking at whether the number of pair-wise keys established by them exceeds the threshold.We also derive accurate closed form expression for the expected number of pair-wise keys established by each node,under commonly used random waypoint model.Analyses and simulations verify that the protocol accurately detects the replicas in the mobile WSNs and supports their removal.     

一种针对MANET入侵检测Agent分布的分簇方法

本文提出了一种针对移动Ad Hoc网络入侵检测Agent分布的选择多簇首的分簇算法。该算法以一跳的反馈信息为依据,将网络分割成一系列簇,以节点的剩余能量、可信性和公平性为判断依据,在大小不同的簇中选择和维护相应多个簇首节点,以便实现协同检测。仿真结果表明,该方法分布簇首节点均匀、合理,簇首节点监测信息比率较高,且占网络节点总数比例不大,适合用于入侵检测Agent的分布。     

基于分簇的节点复制攻击入侵检测方法

部署于敌对环境的传感器网络,其节点可能被敌方俘获解析并构成恶意节点。再重新布放于网络,对网络进行攻击。针对上述问题,提出一种新的无线传感器网络节点复制攻击检测方法。这种方法将集中检测和分布检测相结合,在分簇传感器网络中分别利用簇头和基站进行复制攻击检测。仿真结果表明:该法克服了单独采用分布检测或集中检测的缺点,其检测率和通信成本均优于分布式方法,其网络生命周期优于集中式方法。     

An improved ant colony optimization-based approach with mobile sink for wireless sensor networks

Traditional wireless sensor networks (WSNs) with one static sink node suffer from the well-known hot spot problem, that of sensor nodes near the static sink bear more traffic load than outlying nodes. Thus, the overall network lifetime is reduced due to the fact some nodes deplete their energy reserves much faster compared to the rest. Recently, adopting sink mobility has been considered as a good strategy to overcome the hot spot problem. Mobile sink(s) physically move within the network and communicate with selected nodes, such as cluster heads (CHs), to perform direct data collection through short-range communications that requires no routing. Finding an optimal mobility trajectory for the mobile sink is critical in order to achieve energy efficiency. Taking hints from nature, the ant colony optimization (ACO) algorithm has been seen as a good solution to finding an optimal traversal path. Whereas the traditional ACO algorithm will guide ants to take a small step to the next node using current information, over time they will deviate from the target. Likewise, a mobile sink may communicate with selected node for a relatively long time making the traditional ACO algorithm delays not suitable for high real-time WSNs applications. In this paper, we propose an improved ACO algorithm approach for WSNs that use mobile sinks by considering CH distances. In this research, the network is divided into several clusters and each cluster has one CH. While the distance between CHs is considered under the traditional ACO algorithm, the mobile sink node finds an optimal mobility trajectory to communicate with CHs under our improved ACO algorithm. Simulation results show that the proposed algorithm can significantly improve wireless sensor network performance compared to other routing algorithms.     

基于单向多汇聚节点的WSN分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首节点容易成为网络瓶颈制约网络性能的不足,提出一种低能耗的路由协议。采用多汇聚（Sink）节点模式来构建网络,利用RSSI（接收信号强度指示）测出各传感器节点与各Sink节点之间的距离,并依据距离的远近为Sink节点划分作用域。通过传感器节点单向与所属Sink节点通信来降低簇首节点的负担。仿真实验结果表明提出的路由协议能有效克服簇首节点网络瓶颈问题,从而降低网络能耗,提高网络生存时间,对于无线传感器网络应用于大范围数据收集的网络具有重要的价值。