WSN中基于虚拟静电场的多sink路由算法

根据无线传感器网络(WSN)中数据转发与静电场中电荷移动的相似性,将sink节点和传感器节点的监测数据分别抽象成正、负电荷,无线传感器网络被抽象成由sink激发的虚拟静电场.以最大化网络生存时间为目标,以虚拟静电场中的静电引力作为路由选择标准,提出了多sink无线传感器网络路由算法.算法综合考虑传感器节点能耗的有效性和均衡性,以及sink的负载平衡,根据sink的邻居节点和传感器节点的剩余能量,为sink和传感器节点的数据分配相当电量的正、负电荷,依据电荷间的静电引力进行路由选择.理论分析与仿真实验结果表明:该路由算法具有较低的时间复杂性,能够有效的均衡节点的能量消耗,延长网络生存时间.     

一种适用于WMSNs的多信道快速数据收集算法

为了提高WMSNs中多个源节点到sink节点的数据收集效率,文章提出了一种基于树型拓扑结构的多信道快速数据收集算法。该算法有三个主要特点:基于接收方的信道分配算法有效地消除了信道间的干扰;TDMA机制消除了节点间的竞争和冲突;节点度受限的平衡路由树的构建,消除了由于单个节点度太深所造成的调度瓶颈。通过在不同节点配置密度下的深入仿真,验证了文中提出的多信道调度算法与同样基于树的多信道调度协议TMCP相比,具有更快的调度收集性能,同时,采用平衡路由树进一步缩短了收集调度长度。     

无线传感网合作式充电与数据收集算法研究

为同时改善无线传感器网络的能量补充效率和网络服务质量,本文提出了一种利用电子标签的无线传感器网络合作式无线充电和数据收集算法,根据通信方式的不同,具体提出了TBR和TDC 2种方案,通过将网络中的节点进行分簇,并在单个簇内部署簇内移动读取器进行路径移动,对簇内的各个节点进行充电和数据收集;在簇间部署簇间移动读取器收集簇内读取器内的数据并将数据传输给汇聚节点进行数据处理,通过分簇完成对节点充电和数据收集任务的分层处理。通过仿真验证,证明合作式充电策略可应用在大型区域内部署的网络,并且保证所需的移动读取器数量最少,数据传输至汇聚节点的时延最短,TBR方案与TDC方案有效。     

一种基于移动无线传感器网络结构的数据采集协议

移动无线传感器网络(MWSN)体系结构在解决传统的网络能量消耗不均衡的问题上有显著效果,但移动sink节点的加入会增大网络的传输延迟。通过分析无线传感网络数据采集机制的耗能情况,提出一种联合动态和静态sink节点的数据收集策略HMS,在节能的同时改善网络的延迟问题,并且结合最短路径最大传输量算法优化MWSN在一个圆形监测区域的数据采集情况。系统仿真证明HMS算法在提高网络能源利用效率上的有效性。     

多监控任务移动传感器网络高效数据路由协议

在多监控任务移动传感器网络中,不同的监控对象对数据传输实时性有着不同的要求。为满足监控数据不同的实时性要求,提出了既能满足软实时监控要求,也能满足硬实时监控要求的多级分层实时数据路由协议MRDR（layer-based multilevel real-time data routing protocol）。MRDR协议将分层机制引入移动传感器网络,将网络分成宽度相等的若干圆环。对具有实时性要求更低的普通事件消息,MRDR在消息失效前以尽量低的能耗将消息转发至sink节点。对于实时性要求更高的紧急事件消息,MRDR让消息以层间多跳方式实时传输到sink。同时,针对硬实时路由过程中的节点空洞问题,提出了消息回传机制,使得紧急事件消息能绕过节点空洞并最终传输至sink。最后,为降低网络中的消息冗余,设计了消息队列管理机制,给出了队列满时的消息丢弃原则。为评价算法性能,仿真实验对比了MRDR与其他3种算法在网络寿命、数据传输成功率与消息平均延迟方面的表现,结果验证了算法的有效性。在不同的网络环境下,MRDR算法能有效适应多监控任务移动传感器网络,满足具有不同实时性要求的不同消息的传输要求。     

面向能耗均衡的传感网单移动Sink数据收集方法

设计并实现了一种面向能耗均衡的传感网单移动sink数据收集方法.利用传感网完全覆盖模型确定了sink在网内各遍历点的具体坐标,并在此基础上,构建了其定长移动数据收集轨迹.实验结果表明,该方法的能耗均衡性优于虚拟节点策略、基于效用的贪婪启发式交会点找寻等典型的移动sink数据收集方法.     

基于二次栅格划分的移动sink最小路径构建算法

在无线传感器网络中引入移动sink能够有效解决能量空洞问题,从而提高无线传感器网络的生存时间。但是移动sink的移动速度限制通常会影响数据收集的时延特性,文章的研究重点即如何为移动sink构建最佳巡航路径,从而减小信息收集时延。充分利用传感器节点的通信范围,将构建最佳路径问题转化为求解带邻域的旅行商问题TSPN(traveling salesman problem with neighborhoods),并提出了一种基于二次栅格划分的可变长编码单亲遗传算法的最佳路径构建方法。该算法首先在网络区域中使用粗粒度栅格进行划分,并利用可变长度编码的单亲遗传算法获得最佳途经栅格,从而构造出初始最佳路径。然后对于每一个途经栅格再次使用细粒度栅格进行划分以优化收集路径。仿真结果表明,新算法能够获得更短的数据收集路径,大幅度减低了网络信息收集时延,有效地拓展了网络的生存时间。     

自组网中基于定位信息的多径路由算法

针对移动自组网中,网络节点的移动性和拓扑结构的易变性,提出了一种基于位置信息的节点不相交多路径路由算法(GNDMR).该算法利用网格中节点的地理信息,选择稳定的节点不相交多路径路由,有效减少了路由发现泛洪的频率和网络开销,并对该算法基于相似性因子进行了优化(GNDMR-OP),同时通过选择与最短路径相似的不相交路径的优化方法,在增加路径可靠性的同时也减少了分组传输的端到端时延.仿真结果表明,该算法采用的节点不相交路由有着良好的可靠性,GNDMR和GNDIVIR-OP的性能超过了单路径路由协议(AODV)和节点不相交多路径路由协议(NDMR).     

无线传感网的移动与静态sink相结合的节能策略

针对无线传感器网络WSNs(wireless sensor networks)存在的"sink邻居问题",提出移动与静态sink相结合的节能策略(ESCMS).该策略使静态sink节点位于检测区域的中心,移动sink位于距离静态sink节点一定距离处做快速移动,到达固定站点后停留并采集数据.区域外围节点将感知的数据发送给移动sink,而区域中心处的节点将感知的数据发送给静态sink,整个监控区域大部分数据由于采用单跳传输方式从而减小节点的能耗.相比于其他的只使用移动sink策略,ESCMS由于静态sink节点的存在可以减小传输距离,从而延长网络生命期并提高了数据吞吐量.在理论分析的基础上证明了ESCMS可以有效地使得网络生命期延长至6倍多.设计并实施了一系列仿真实验,结果表明:使用ESCMS策略与使用静态sink相比,可以将网络生命期延长至6倍,与仅采用移动sink的GMRE策略相比,可以提升50%.     

基于簇首连任和多汇聚节点的WSN路由算法

为延缓传感器网络寿命,减少网络能量消耗,通过分析LEACH路由算法的不足,提出一种基于簇首连任机制和多汇聚(sink)节点的无线传感器路由算法.即在成簇阶段采用一个簇首在多轮中连续担任簇首的机制,以减少每轮因选簇首而耗费的能量;在数据传输阶段使用多个sink节点接收簇首发来的信息,以降低通信中的能量消耗.仿真实验结果表明,该算法能有效延长网络生命周期且减少网络能量消耗.     

无线传感器网络中移动场景下的安全路由重构

为解决无线传感器网络中移动场景下的安全路由问题,尤其是网络拓扑变化后的安全路由重构问题,提出了一个安全、快速、及时而且能量有效的路由算法,能为新节点或移动节点提供及时有效的数据转发路径,通过Sink节点的移动帮助网络快速重构路由以适应网络拓扑的变化.与其他的安全路由协议需要重头开始路由构建过程相比,该安全路由重构算法在通信负载和建立路由的时间方面都要远远小于它们.     

无线传感器网络与以太网络帧结构转换

对下一代有线数字电视传送网络用户端以太数据帧,与家庭无线传感器网络数据帧相互转换进行了研究。相互转换的关键网元是汇聚节点sink,合理设计以太网侧数据帧结构,配置有线侧与无线侧帧结构比例,设计转换算法,有效完成了在sink节点上无线传感器网络与以太网络的数据帧结构转换。     

传感器网络中分布式数据汇聚路由算法

考虑汇聚开销对无线传感器网络数据汇聚路由性能的影响，提出一种基于汇聚决策的分布式汇聚路由算法．当信息源点动态到达或离开时，该算法根据数据相关性、数据汇聚成本和数据传输成本自动计算汇聚得益，并依据汇聚得益进行汇聚决策和确定数据汇聚路由，从而联合优化了汇聚开销和传输开销，减少了数据采集能耗．同时，该分布式算法仅依靠本地信息建立路由，降低了路由维护开销．仿真实验表明，在各种网络条件下，该在线算法的能耗性能与离线算法的相对误差在17%以内．     

无线传感器网络动态环结构下目标信息收集方法

提出了基于动态环结构的移动目标信息收集方法.首先通过选择骨干节点在网络内构建动态环结构;然后建立骨干节点和普通节点之间的依赖关系,并形成骨干路径,实现目标位置信息在网络内部处理、传输并最终发送给sink;最后通过模拟实验验证了该方法的有效性和优越性.     

基于Sink轨迹固定的异构延迟容忍网络数据传输机制

提出了一种基于sink简单固定轨迹的动态数据传输算法,算法由数据传输策略和队列管理机制组成,适用于异构延迟容忍移动无线传感器网络. 在每一次运动开始,首先判断节点是否可以直接传输消息给汇聚点,然后根据节点能量消耗和传输延迟计算出不同时刻各节点的传输概率,节点根据传输概率进行消息传输或转发. 队列管理则根据不同类型消息的生存时间和传输次数来决定对消息的转发和丢弃（被动或主动）. 实验结果验证了算法的有效性.     

基于移动汇聚节点延迟容忍的节能策略

根据对无线传感器网络静态和移动汇聚节点模型的分析,在应用层延迟容忍的基础上提出了一种移动延迟容忍的策略。该策略利用移动代理节点代替静态的汇聚节点,移动到节点附近进行数据的收发,缓解了"能量洞"问题。延迟容忍的节能策略能够在移动汇聚节点的环境下利用应用层对数据延迟的容忍级别来降低数据传输的能量消耗,很大程度地延长了网络生命周期。     

一种基于K最短路径的QoS路由选择算法

针对多约束服务质量路由问题,提出了一种基于K最短路径路由选择算法QRBKP。该算法首先计算针对各约束度量参数的K最短路径,然后在所有的最短路径中选择满足多约束的QoS路由,其中最短路径数k根据各QoS约束自适应变化。基于此,本文提出了节点对之间的路由空间再分配技术和节点对内部的路由空间再分配技术,确保总的路由表空间不会超过设计路由空间。理论分析表明,QRBKP不仅能够解决加性度量参数受约束的QoS路由问题,而且能够解决加性与非加性度量参数混合受约束QoS路由问题。仿真结果表明:在求解QoS路由问题时,在相同的计算次数下,QRBKP算法比同类算法具有更高的路由计算成功率。     

WSNs中基于能量均衡定向扩散的移动Agent路由算法

提出一种无线传感器网络中基于能量均衡定向扩散的移动Agent路由算法(EBDDMA).首先,改进定向扩散协议,组合利用最大最小路径节点剩余能量和最小跳数2个度量建立多向最优传输梯度,源节点通过发送两组不同的探测数据包来分别完成源节点的发现与移动Agent迁移路由的建立.随后,移动Agent根据各源节点已建立的移动Agent路由表来动态的选择下一跳节点并进行数据融合,最终返回Sink节点.在源节点发现及移动Agent返回阶段,各节点根据多向最优梯度度量动态构造概率选择函数并进行下一跳选择.同时还针对路由维护问题提出了一种路径快速修复机制.仿真结果表明,与已有的两种算法相比,EBDDMA可在保证较小端到端传输延时的基础上有效的平衡网络能耗,从而延长网络的生存期.     

移动容迟网络中基于改进随机路点模型的移动连接路由

在移动容迟网络中,考虑到稀疏网络节点混存长时间被无效消息占用情况,将移动连接路由算法与倒数计时器和快速缓存释放策略相结合,提出了加速缓存释放的移动连接路由算法,并研究了节点移动速率、通信距离、节点数量、消息有效时间、场景尺寸等对算法性能的影响。结果表明:该路由算法在保证传输可靠性的前提下能够提高网络的传输效率。     

可靠传感网聚类路由算法研究

为延缓传感器网络寿命，提高能量使用效率，提出一种新的能效高的可靠聚类路由算法--多类头方法的传感网 聚类路由算法.该算法采用每个类多类头节点共同承担类头节点的作用--收集数据、融合数据并发送数据包到基站，来 解决单类头节点因故障等原因带来的不可靠而导致的能量损失，以及改善网络能量使用效率和提高数据传输可靠性.在仿 真环境下，该算法与单类头方法的聚类路由算法进行了比较，结果表明，该算法改善了能量消耗均衡性，提高了能量使 用效率以及类头节点数据传输可靠性，从而也延长了网络寿命.