无线传感器网络中一种基于移动Sink的数据收集算法

针对移动无线传感器网络设计一种不依赖于节点地理位置的基于移动汇聚节点(Sink)的数据收集算法(Mobile Sink-based Data Gathering,MSDG)。该算法解决了无线传感器网络中多跳路由通信时出现能量空洞的"热点"问题。Sink沿途以最近的固定节点作为根节点动态构建路由树。簇内移动节点感知的数据经簇头进行数据融合计算,然后将融合后的数据沿路由树反向逐跳转发给Sink。仿真结果表明,MSDG在节点的平均能耗和网络生存时间等方面的性能远超过LEACH、ACE-L等数据收集协议。     

一种新的支持移动Sink的多媒体传感器网络路由协议

提出了一种新的支持移动Sink的多媒体传感器网络路由协议,该协议利用锚节点作为转发节点与移动Sink进行通信,避免多媒体传感器节点与Sink直接进行远距离通信,在多媒体传感器节点中采用改进的基于地理信息的路由协议建立路由路径.仿真实验表明:该协议不仅能支持移动Sink,而且能够有效降低节点能耗,延长网络寿命,提高数据传...     

WSN数据收集中移动Sink的路径规划和簇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,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。     

稀疏水下传感网中AUV数据移动收集技术研究

由于水下传感器节点的水声通信距离有限、价格昂贵,水下传感器网络中一般采用稀疏方式部署,因此很难保证整体网络的连通性及数据采集效率。自主水下航行器AUV（Autonomous Underwater Vehicle）作为天然的移动数据采集平台,可以弥补固定Sink节点数据采集方式的缺陷。提出了一种基于移动AUV的水下传感网移动数据收集机制。以AUV覆盖区域内的传感器节点作为临时Sink节点,其他传感器节点以临时Sink节点为根节点,采用最小生成树MST（Minimum Spanning Tree）方法将传感数据传输到这些临时Sink节点,然后通过临时Sink节点将汇聚数据传输给AUV。随着AUV的自主移动轨迹,水下传感网的传感数据都能简单高效地被收集起来。仿真结果验证了该方法在保证网络能耗的前提下提高了数据采集效率。     

一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法研究

为寻找传感节点均匀分布时Sink节点的最优移动路径和最大网络生存时间,提出一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法(MPOA).在MPOA算法中,将Sink节点的数据收集范围分解成多个圆环,将监测区域分解成多个网格.根据Sink节点的停留位置和多跳通信方式,采用数学公式表示每一个网格的单位节点能耗,从而获得Sink节点移动的网络生存时间优化模型.采用修正的混合粒子群算法求解该优化模型,获得网络生存时间、Sink节点的停留位置和移动路径的最优方案.仿真结果表明:MPOA算法可寻找到Sink节点的最优移动路径,从而平衡网络能耗,提高网络生存时间.在一定的条件下,MPOA算法比Circle,Rect和Rand算法更优.     

移动传感器网络中能量均衡分簇及移动策略

无线传感器网络各节点能量有限,如果数据收集节点（Sink）能够移动,则可以大大节约节点能量,从而延长网络的寿命。首先提出一种能量均衡的分簇算法,根据节点地理信息进行分簇,使得节点耗费总能量尽可能小的同时,使各簇能量消耗基本平衡;在此基础上提出一种Sink 移动策略,Sink 优先选择能量较充足的簇收集信息。仿真结果表明,与传统的随机移动算法相比,提出的算法能够显著平衡各族之间的能量消耗,并减少总的网络能量消耗,从而提高网络的寿命。     

Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法

为提高网络最大生存时间,提出Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法(LOAMSN)。该算法分析Sink节点移动时的流量平衡约束、最大传输速率约束、节点能耗约束等约束条件,将生存时间优化问题转化成优化模型。提出Sink节点的移动方法,即Sink节点利用节点的度值构建其移动路径,按照此路径循环移动收集数据。将Sink节点的移动认为是离散运动,Sink节点移动的生存时间优化模型分解成若干个Sink节点静止的生存时间优化模型,采用牛顿法求解每个Sink节点静止的优化模型,获得网络最大生存时间和节点发送数据量的最优值。仿真结果表明:LOAMSN算法能减少Sink节点停留位置上的节点能耗,平衡网络负载和节点能耗,提高网络最大生存时间。在一定条件下,LOAMSN算法比Sink节点静止时更优。     

针对单区域突发流量的移动Sink路径规划

在传感器节点定期收集全网数据且单区域可能突发事件的密集型无线传感网中,如果产生区域突发事件,需要在短时间内将突发事件数据准确地发送到基站,同时也要兼顾其他区域定期产生的数据。提出针对单区域突发流量的移动Sink路径规划算法,首先将网络划分为虚拟网格,每个网格为一个簇,将节点划分到各个网格并选举簇头;然后通过TSP相关算法建立最短遍历路径, Sink节点通过该路径收集全网数据。如果某区域有突发流量产生,Sink节点将动态改变移动路径去收集数据。大量基于NS-2平台的仿真实验结果表明,该路径规划算法能动态改变路径来收集数据,均衡突发数据流量的准确性、实时性和定期产生的区域数据流量的丢包率、数据收集时延,延长网络生命周期。     

容忍延迟传感器网络中基于分簇的移动Sink动态路由算法

在无线传感器网络中使用移动Sink能有效延长网络寿命。提出一种在容忍延迟传感器网络中基于分簇的移动Sink动态路由算法MSDR（Mobile Sink Dynamic Routing）,移动Sink根据簇头位置构建遍历所有簇头的Hamilton回路,并沿着该路径收集数据。进一步提出基于标记的数据缓存机制,有效解决算法中每一轮之间的数据存储问题。仿真实验结果表明,MSDR算法使网络具有较长的生命周期,能有效平衡网络能耗。     

能量有效和延迟敏感的无线传感器网络数据收集协议

利用移动Sink进行数据收集是无线传感器网络数据收集的一个趋势。本文提出一种能量有效、延迟敏感的移动数据收集协议（Energy—efficient and Delay—Sensitive Data Gathering Protocol for Wireless Sensor Networks,简称EEDS）。EEDS中,移动Sink在网络中穿行,从代理节点收集传感器节点监测到的数据。为了减少数据收集的延迟,采用类TSP（Traveling Salesman Problem）的解决方法,确保移动Sink在各个代理节点中收集数据时,始终选择一条最短路径在网络中行走。模拟仿真表明,提出的数据收集协议在延长网络生命周期以及减少数据收集延迟方面都有显著的优势。     

一种基于虚拟力的移动传感器网络再部署算法

针对移动传感器网络中,数据的大规模定向传输的实际特性,提出一种基于虚拟力的移动传感器网络节点精确部署算法（VFPDA）。通过引入“中继节点簇”的概念,在源节点到目的节点之间生成多条虚拟“引力线”,这些引力线相互衔接从而构成一条虚拟的通路,然后吸引周围的移动节点向其靠拢,在“引力线”所产生的引力以及节点之间的斥力等作用力的共同作用下,构建一条从源节点到目的节点的通路。实验仿真验证了该算法的有效性。     

无线传感器网络能量均衡的多sink分簇路由算法

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限以及节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于能量均衡的多sink分簇路由算法（EBMCR）。该算法在簇头选择阶段,综合考虑了节点的剩余能量级和节点到sink的距离等因素选择簇头节点;在簇间通信过程,采用多跳传输的方式,综合考虑了路径能量消耗、路径最小剩余能量和节点到sink的跳数等因素,选择节点到多个sink的最优路径。仿真结果表明,该算法能够有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。     

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。     

数据传输时延和跳数受限的Sink节点移动路径选择算法

考虑实际无线传感网系统中数据传输时延和跳数受限情况,且为降低算法的时间复杂度,提出一种移动无线传感网的Sink节点移动路径选择算法（MPSA）。在MPSA算法中,Sink节点采用分布式最短路径树算法收集k+1跳通信范围内传感节点的相关信息和感知数据,采用虚拟力理论计算边界、障碍物和空洞区域的虚拟斥力、第k+1跳未覆盖传感节点的虚拟引力和所有虚拟力的合力,根据停留次数、合力大小和方向等信息计算当前网格中心的停留时间和下一个停留网格中心。仿真结果表明：MPSA算法根据传感节点的位置、剩余能量等信息,寻找到一条较优的移动路径,从而提高Sink节点的数据收集量和节点覆盖率,降低传感节点的感知数据丢弃量。总之,在数据传输时延和跳数受限下,MPSA算法比RAND算法、GMRE算法和EASR算法更优。     

响应式簇结构的无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络路由协议中利用分簇技术可以提高网络的存活时间。提出了一种基于响应式的簇结构路由算法（RCSA）。该算法的思想是应用节点间局部信息快速选举簇头,簇头之间以多跳的通信方式传输数据到汇聚节点,且不需要预先得知节点自身及其他节点的位置信息,大大节约了节点的能量消耗。仿真结果表明该路由算法有效地平衡了节点间的能量消耗,延长了网络的生存周期。     

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.     

Energy efficient secure data collection with path-constrained mobile sink in duty-cycled unattended wireless sensor network

This paper addresses the problem of secure data transmission and balanced energy consumption in an unattended wireless sensor network (UWSN) comprising of multiple static source nodes and a mobile sink in the presence of adversaries. The proposed system comprises of three phases: the identification of data collection points (convex nodes), path planning by the mobile sink, and secure data transmission. An energy-aware convex hull algorithm is used for the identification of data collection points for data transmission to the mobile sink. Data transmission from sensor nodes to the nearest data collection point is performed using multihop communication and from sensor nodes to the mobile sink in a single hop. Data are securely transmitted through an elliptic curve cryptography based ElGamal scheme for message authentication. A data packet is associated with a digital signature. The variation in a digital signature and threshold energy obtained using support vector machine is used to determine the presence of malicious nodes in the network. The performance of the proposed system is evaluated using Cooja simulator by Contiki for various node counts under a static sink and mobile sink, with different threat scenarios. The results indicate that the proposed system is resilient against threats and provides satisfactory performance     

Particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for WSNs

Wireless sensor networks with fixed sink node often suffer from hot spots problem since sensor nodes close to the sink usually have more traffic burden to forward during transmission process. Utilizing mobile sink has been shown as an effective technique to enhance the network performance such as energy efficiency, network lifetime, and latency, etc. In this paper, we propose a particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for wireless sensor network. In this algorithm, the virtual clustering technique is performed during routing process which makes use of the particle swarm optimization algorithm. The residual energy and position of the nodes are the primary parameters to select cluster head. The control strategy for mobile sink to collect data from cluster head is well designed. Extensive simulation results show that the energy consumption is much reduced, the network lifetime is prolonged, and the transmission delay is reduced in our proposed routing algorithm than some other popular routing algorithms.     

传感网中基于能量有效的多参数数据重构方法

为了更好地抵制网络能量快速消耗和降低不可靠链路对无线传感器网络系统数据收集的影响以提高数据重构精度,提出了一种基于能量有效的多参数数据重构方法（Multi-parameter Data Reconstruction Method based on Energy Efficient,MDR）。利用移动智能计算给出传感器节点之间多跳函数关系以确定传感器节点之间比例关系;通过稀疏矩阵设计一种低相干性的观测矩阵,抑制数据丢包率对整个传感网系统的影响,提高汇聚节点数据重构精度;通过基于数据转发策略确认机制实现簇间数据传输的高可靠性,完成了节点间多路径路由数据的可靠交付。仿真实验表明,在数据丢包率为40%的情况下,MDR的数据重构精度误差仍小于5%;在与其他算法比对时,其数据转发次数降低了10.36%,平均网络能耗降低了13.29%,从而验证了该算法的有效性和实效性。     

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。