无线传感器MAC层协议的分析和研究

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)一般由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳(mutli hop)的自组织(self organizing)网络系统。MAC层协议设计是无线传感器网络设计中的一个重要研究方面,通过对当前众多MAC协议的研究,提出了一种无线传感器网络MAC层协议的分类方法,通过分析比较典型的MAC层协议,给出了MAC层协议设计的评价标准。     

一种基于LEACH协议的改进算法

作为能量有效、基于层次结构的路由协议的典型代表,LEACH协议存在的不足表现为网络中会出现极大簇和极小簇并存;当节点能量不同时簇头选择不合理;在簇头死亡后簇内节点仍会消耗能量.本文基于LEACH提出了一种改进算法,使用引入簇成员数门限和合并极小簇的方法避免极大簇和极小簇同时存在;通过对簇头能量消耗的估计,在簇头能量耗尽...     

一种基于LEACH的无线传感网络路由协议

针对传统无线传感网络中LEACH算法能量消耗导致节点过早死亡等问题,文中在LEACH算法的基础上提出一种改进算法。该算法首先针对普通节点和簇首节点的选取分配了不同的加权概率,在阈值上同时考虑当前节点和所有节点的总能量。该算法借助维诺图实现对簇的划分,并采用优化的A^*算法实现多跳传输技术。仿真实验结果表明,改进算法在死亡节点及能量消耗等问题上取得了较好的效果,最大循环次数之后,存活节点数量是原始算法的5倍,节点剩余能量是原始算法的8.8倍。     

一种基于LEACH的改进型无线传感器网络路由算法

路由算法是无线传感器网络研究的核心技术之一.在LEACH算法的基础上,提出了一种基于距离和能量考虑选择第二层簇头的两层LEACH算法DE-LEACH,有效避免了低能量且离基站较远的节点与基站直接通信,提高了网络生存时间和数据采集能力.利用事件驱动的方法,减少了发送数据量,进一步延长了网络生存期.     

无线传感器网络MAC协议的实现与分析

介绍了无线传感器网络中2种重要的基于竞争的MAC协议(IEEE802.11和S-MAC)原理。从平台的整体架构和运行环境2个方面对无线传感器网络测试平台的设计进行了详细介绍。对于IEEE802.11和S-MAC协议的实现,具体描述了通信接口的定义和组件重用技术,从状态机的角度阐述了协议的运行流程。根据测试数据从不同方面对IEEE802.11和S-MAC协议进行了对比分析。实验结果真实地反映了协议的性能,对无线传感器网络MAC协议的研究有着积极的推动作用。     

无线传感器网络LEACH协议的改进方案

基于LEACH协议,提出了一种改进方案,对LEACH协议的不足进行了改善。此方案中,簇头的选择取决于节点的剩余能量,且簇头数量与网络中的剩余节点数量相关,更符合网络特性。此外,改进方案对簇中节点数量进行了限制,使得分簇更加均匀,并采用了适应性信道分配原则,更加适用于动态网络。计算机仿真结果表明,与LEACH协议相比,采用改进方案后汇聚节点接收到的数据量明显增加,网络性能得到改善。     

基于GAF的无线传感器网络MAC协议

节能是无线传感器网络介质访问控制(MAC)协议的首要目标,综合近年来MAC协议的研究成果,针对S-MAC、T-MAC等几种典型协议进行分析,研究出将拓扑结构控制机制引入MAC协议,可进一步降低能耗。给出了一种基于GAF拓扑控制思想的MAC协议、GS-MAC协议。GS-MAC协议可以降低处于空闲侦听状态的节点数量,是一种高效节能的协议。仿真表明,引入拓扑控制后可以达到进一步节约能耗的目的。     

水下无线传感器网络MAC协议分析

在水下无线传感器网络中,MAC (Medium Access Control)协议为相互竞争的用户之间公平地分配信道资源.介绍了水声通信的特点以及在此环境下设计MAC协议所面临的主要问题,归纳水下无线传感器网络MAC协议的设计原则和分类方法.通过分析当前典型的各类MAC协议的主要机制,详细比较这些协议的特点、性能差异和...     

无线传感器网络MAC协议研究进展

无线传感器网络是一种全新的计算模式,是继因特网之后将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT热点技术,媒体介质访问控制(MAC)协议的研究成为无线传感器网络研究中的热点。介绍了无线传感器网络MAC协议的设计性能指标,无线传感器网络中的节能相关问题,然后对现有的无线传感器网络MAC协议按照其实现方法的特点进行了分类,并分析了每个类型中的典型协议的优缺点,最后展望了无线传感器网络MAC协议未来的研究方向。     

An Improved LEACH Routing Algorithm for Wireless Sensor Network

Optimization of energy consumption is major concern for the design and planning of wireless sensor networks (WSNs). Recent research has demonstrated that organizing nodes in clusters has higher energy efficiency. LEACH is the most popular routing protocol for cluster-based in WSNs, and FCM algorithm is used for the optimum number of the clusters and their location. Aiming at the shortcomings of LEACH and FCM-LEACH, which including inaccurate cluster centers, unreasonable clustering and sole data transmission mode. This paper proposes a new energy efficient routing algorithm (NF-LEACH). In the new algorithm, There are many factors have considered to prolong the network life cycle that they are the degree of membership, residual energy, base station distance and data transmission mode. Finally, the comparison among LEACH, FCM-LEACH, and NF-LEACH has been done. The results show that the NF-LEACH has the longest lifetime and the most evenly distributed amongst three algorithms.     

基于LEACH的改进型无线传感器网络路由算法研究

针对经典分簇路由算法LEACH在选取簇头时没有充分考虑节点剩余能量的问题,在LEACH协议的基础上,改进了簇首选择、最优簇首数和簇形成过程,提出一个自适应分布式算法,即ADCP-LEACH算法,该算法可以应用干周期性的采集数据,根据每个节点竞选簇头时的阈值不同,让剩余能量大的节点当选簇头的概率更大.NS2仿真实验表明,改进的协议有效延长了网络的存活时间,性能优于LEACH协议.     

无线Mesh网路由协议仿真及性能分析

当前对无线网格网络（Mesh网络）主要研究之一是无线路由技术,即针对无线Mesh网络自身的特点进行路由设计。在熟悉基于Linux平台的网络仿真器（NS2）针对Mesh网络路由协议的仿真过程的基础上,利用NS2网络仿真软件分别从端到端平均时延、分组递交率、归一化路由开销三个方面比较了目前三种典型的路由协议——按需平面距离矢量路由（AODV）、动态源路由（DSR）和目的序列距离矢量路由（DSDV）的性能,并详细介绍了整个仿真过程的步骤。最后,通过分析AODV协议的吞吐量,得出网络最佳容纳的节点数,研究成果对协议的实现具有重要的应用价值。     

无线传感器网络LEACH协议分析

在无线传感器网络中,基于簇的层次结构能够优化网络带宽的应用,提高共享信道的利用率,减少路由维护的代价以及提高应用的可扩展性,在路由、安全、网络管理等方面具有广泛的应用。基于此,分析研究了典型的基于簇的LEACH协议,并提出了LEACH协议几个可能的研究方向。     

改进型LEACH协议的差异化分簇的研究

在已有的LEACH的协议上,提出了一种具有改进型LEACH差异化的路由算法,通过增加阀值和合理调正通信半径,从而避免区域出现的不均匀的情况,对于簇首能量的分析,证明这种改变是有效的。在仿真实验中,使用这种改进型的算法可以发现从剩余能量,平均簇首对比,节点死亡轮数上发现比LEACH协议算法具有一定的优越性,它能够从一定程度上减少网络的能量消耗,提高网络的使用利用率,延长网络的有效使用时间。     

Survey on Wireless Sensor Network Applications and Energy Efficient Routing Protocols

Wireless sensor network (WSN) is a group of small power-constrained nodes that sense data and communicate it to the base station (BS). These nodes cover a vast region of interest (ROI) for several purposes according to the application need. The first challenge encountered in WSNs is how to cover the ROI perfectly and send the monitored data to the BS. Although the energy introduced during setup phase and the violation of energy fairness constraint of dynamic routing topologies, they achieve high network performance in terms of coverage and connectivity. In this paper, we categorize the applications of WSN based on different aspects to show the major protocol design issues. Thus, the energy efficiency of the recent proactive routing protocols is studied from different angles. The energy overhead and energy fairness of each protocol were carefully analyzed. The most energy efficient routing protocols for homogeneous proactive networks were studied and compared to highlight the research challenges and existing problems in this area. The results proved that energy overhead and route selection are the most effective aspects of network lifetime and network efficiency.

     

基于TinyOS的无线传感器网络LEACH算法的改进

LEACH协议是无线传感器网络中最流行的分簇路由协议之一.针对LEACH算法簇分布不均匀以及网络能耗不均衡等问题提出了一种高效节能多跳路由算法.在簇建立阶段,新算法根据网络模型计算出最优簇头间距值,调整节点通信半径以控制簇的大小,形成合理网络拓扑结构;在数据传输阶段,簇头与基站之间采用多跳的通信方式,降低了节点能耗.在TinyOS操作系统下,使用nesC语言设计实现了LEACH-EEMH算法.基于TOSSIM平台的仿真结果表明,新算法较LEACH算法在均衡网络能耗、延长网络寿命方面具有显著优势.     

On Formal Modeling and Validation of Wireless Sensor Network Protocols

Formal verification is becoming more and more important in the field of wireless networks (WSN). The general purpose formal method called Event-B is the latest incarnation of the B Method: it is a proof based approach with a formal notation and refinement technique for modeling and verifying systems. Refinement enables implementation level features to be proven correct with respect to an abstract specification of the system. This paper proposes an initial attempt to model and verify consistency and correctness of a WSN operation in its different layers. Several formal models are introduced for this type of networks. In the first time, coloured Petri net are used to elaborate network layer models, then each one will be detailed by an Event-B formalism, while proofs are carried out using the RODIN platform which is an integrated development framework for Event-B.

     

基于无线传感器网络LEACH协议的仿真分析研究

无线传感器网络（WSN）路由协议中的LEACH协议作为最早提出的层次型协议,得到了广泛的应用与关注。为了达到对比分析低功耗自适应集簇分层型LEACH协议、平面型MTE协议和改进后的LEACH-C协议的目的,利用NS 2网络仿真平台做了仿真实验,分析研究了仿真数据。结果表明以LEACH协议为基础改进后的LEACH-C协议在给定能量条件下,经过一段时间的运行,剩余节点数最多、能耗最小、数据收发量最大,能有效延长网络使用寿命,具备广泛的实际应用价值。     

无线传感器网络MAC协议机制性能分析

对近年来无线传感器网络MAC协议的最新研究进展进行了分析和讨论。针对SMAC、TMAC和DMAC三种比较典型MAC协议的机制和特点,从能量有效性、实时性和网络吞吐量等几个方面对协议的性能进行了比较、仿真和分析,指出其各自的优缺点及适应范围,并对它们的应用前景和进一步的研究方向提出有益的建议。     

无线传感器网络中改进的GAF算法及其性能分析

在传统GAF算法的基础上,提出了基于最优簇首数划分单元格的GAF改进算法。改进算法利用推导出的最优簇首数进行单元格的划分,在簇头选择阶段,根据节点吞吐率等条件定义了簇头选择函数来选择簇头。并对不同基站位置的改进GAF算法进行了性能分析与仿真。仿真结果表明改进算法能有效节约能耗且与理论分析相符。