煤矿工作面定位WSN的部署与能耗分析

将工作面移动目标定位网络设计为二维线性无线传感器网络,提出了煤矿工作面定位无线传感器网络(PWSN)模型.分析了理想PWSN情况下的能量消耗情况和最优中继节点数目,探讨了一般PWSN的节点部署和下一跳选择方法.为了延长网络寿命,在选择下一跳时应综合考虑单跳能耗最小和能耗均衡两个因素.提出了利用定位目标的运动模式进行位置预测,结合变距节点部署方法来进一步提高PWSN的寿命.仿真实验表明:所提出的方法克服了PWSN没有锚节点和通信空间变化带来的挑战,能够显著节省网络能耗.     

延长传感器网络寿命的动态休眠调度算法

基于网络拓扑结构连通和覆盖的冗余性,结合多跳无线传感器网络的特点,建立节点休眠调度模型,提出一种延长网络寿命的算法.根据节点的剩余能量,动态选择一组满足连通覆盖条件的工作节点集,达到延长网络寿命的目的.当某个节点因能量耗尽失效时,其相邻的休眠节点被激活,并代替其收集信息以维持网络正常工作.理论分析和仿真研究表明,该算法能有效判别冗余节点,在保证网络有效覆盖和连通的条件下,降低节点能耗,延长网络寿命.     

基于区域内随机唤醒机制的WSN覆盖控制方法

针对高密度部署节点的传感器网络会产生能耗高、冗余度大等问题,利用传感器节点,通过调整功率来控制通讯半径的特性来控制节点相对距离,并在理论上给出了网络覆盖度与节点相对距离的关系。最后,提出了基于限定区域内随机唤醒机制的无线传感器网络覆盖控制方法。实验结果表明,该方法在保证覆盖质量的前提下,减少了节点的能耗,有效的延长了网络寿命。     

多贪婪准则条件下中继节点布局算法

为解决无线传感器网络中继节点设置位置不合理而导致的网络构建成本高、网络整体寿命低等问题,提出了一种基于贪婪准则的中继节点布局算法.该算法采用能耗均衡率和网络总能耗等性能评价标准,分别对最近贪婪准则、定向贪婪准则和角度最小贪婪准则进行了多角度的对比分析,并引入数据流向限制、通信容量和数据最大转送次数,对节点数据传输路径进行约束及优化.实验结果表明,最近贪婪准则能耗少,网络中各个节点的能耗均衡,可给出合理的中继节点布设位置,有效降低网络的整体能耗.     

一种能量可计算的星型无线传感器网络协议

提出一种基于双向通信的无线传感器网络的超低功耗协议.通过分析协议的防碰撞原理,给出了网络参数的设计原则,以及传感器节点功耗与传感器网络寿命的关联算法,并通过OMNeT++网络仿真软件对协议进行了仿真验证.结果表明:该方法通过降低协议的复杂度,控制网络的工作流程,有效降低了整个无线传感器网络的能耗,延长了网络的使用寿命,并实现了预测无线传感器网路的寿命.     

WSN基于LT码的数据传输可靠性和能耗研究

无线传感器网络(WSN)由大量传感节点组成,一般被部署在环境较差、人迹罕至的地方,因此系统的传输可靠性一般具有动态不确定性.另外,WSN网络中的节点通常采用电池供电,节点能量受限也成为WSN网络质量的一个制约因素.文章主要分析和研究WSN网络中LT码的应用,并和采用传统差错控制编码方案的可靠性、能耗情况进行MATLAB仿真比较.仿真结果表明,相比于采用传统差错控制编码,基于LT码的WSN网络系统可靠性提高,能耗降低.     

基于最小能量法的无线传感器网络节点能量有效性研究

分析了传统无线网络系统模型中的能耗.利用最小能量编码（ME-Coding）作为信源编码的On/Off Keying(OOK)调制方法,对节点间传输的信号序列进行了优化,结果提高了信噪比,降低了误码率.但实验模拟仿真结果表明,当将链路能耗考虑进总体能量消耗中后,若使用传统系统模型,其总能耗并未得到优化. 因此提出并验证了更加适合最小能量法的系统模型,以便降低系统能耗和延长传感器网络节点的寿命.     

基于频繁项挖掘的空间关联性子簇形成算法

部署在无线传感器网络监测区域的传感器节点周期性地进行感知数据的采集和传输,传感器节点采集数据之间存在的空间关联性会增加采集数据的冗余度和网络能耗.为了延长无线传感器网络的生命周期,提出了一种基于频繁项挖掘的空间关联性子簇形成算法.仿真实验结果表明,该算法与已有算法相比,降低了网络能耗,延长了网络的生命周期,保证了采集数据的质量.     

一种基于空间相关性的媒体接入控制协议

无线传感器网络大多具有高度的空间相关性,所以可以只选出一部分节点来发送数据以降低能量开销.该文从网络节点的筛选策略方面入手,提出了一种基于空间相关性的媒体接入控制协议,该协议赋予剩余能量多的节点在接入信道时的高优先权,并抑制低能量的节点发送数据,从而平衡网络的能量消耗.仿真结果表明该协议能够降低网络能耗,延长网络寿命.     

无线传感器网络能量优化策略综述

无线传感器网络有机融合计算机网络、通信网络和物理感知网络,实现物理世界与信息世界的信息交互和动态控制,被认为是引领经济发展和社会进步的创新型技术.在无线传感器网络中,传感器节点由能量有限的电池供电,而大部分节点部署在复杂的环境中,更换电池或者给电池充电是不现实的.为了合理有效利用有限的能量以延长无线传感器网络的生命周期,实现能量的高效利用是无线传感器网络应用的主要目标.从无线传感器网络的单个节点和整个网络两个方面论述了目前国内外有关能量优化策略研究,并分析了目前国内外具有代表性的降低能耗的协议及算法.     

低占空比无线传感器网络中节点自适应休眠机制

针对低占空比WSN网络存在着能量消耗不均、网络工作时长等问题,提出一种节点自适应休眠算法.该算法能够根据无线链路状况,自适应地调度节点休眠时隙和工作时隙,保证在时延约束条件下网络的整体能耗最小.在自适应休眠机制加入能量感知,使无线路由根据节点的剩余能量自适应调整,均衡各节点能耗,提升WSN网络的工作时长.经仿真分析发现,该算法能够在满足传输时延的同时,有效地减少工作时隙并降低能耗,从而提升网络的工作周期.     

移动自组织网络的能量有效广播算法

为解决由最小连通支配集（MCDS）构成的虚拟骨干广播子网中个别节点因频繁转发而迅速耗尽能量的问题,针对移动自组织网络中数据传输的能耗模型和设备一次性供电的特点,通过建模对节点的广播中继效率进行评估,该模型以节点剩余能量和覆盖度为依据,参考不同节点的传输能耗,并以最近能耗强度对节点可用寿命进行预测.提出了基于多点中继的能量有效广播算法(EE-MPR).该算法通过优先选择广播中继效率较高的节点动态构建广播树,减少每次广播的能耗及中继节点数量,均衡设备的剩余能量,从而延长网络可用时间,较好地兼顾了最长网络寿命和最小广播耗能两项指标.性能分析及仿真结果均表明了算法的有效性.     

基于E-CARGO的WSN成簇机制研究

在无线传感器网络中,节点的电量十分有限,降低节点的能耗、延长网络寿命是路由协议设计的重点.针对经典分簇路由协议LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)中簇头选取不合理以及节点能耗不均衡的问题,将传感器节点的剩余能量、分布位置等定义为约束,采用带约束的角色协同模型E-CARGO为分簇型无线传感器网络系统建模,在机制上实现对LEACH协议的改进.在传感器节点角色指派过程中,综合考虑节点的约束并结合LEACH算法为传感器节点进行角色指派.理论分析和仿真实验结果表明,改进后协议在可扩展性、灵活性、均衡节点能耗以及网络生命周期方面优于LEACH协议.     

基于协作式MIMO的无线传感器网络MAC协议设计

基于传感器网络的S-MAC协议,提出一种协作式MIMO通信协议.这个协议能改善无线传感器网络的能量问题,协议中,传统的虚拟簇网络结构与协作式MIMO通信技术相结合,簇间节点选择合适的协作节点搭建等效的MISO系统.并基于能耗模型分析了此协议的能量消耗.结果表明,此协议可以降低节点的传输能量,延长网络寿命.     

基于节点密度的无线传感器网络簇首选取机制

目的 避免无线传感器网络簇首过早死亡,延长网络寿命.方法 使簇首节点分布在节点部署比较密集的区域,避免簇首与簇内节点通信距离较远而使簇首耗能过大.结果 提出一种基于簇首与簇内节点平均距离最小化的簇首选取方式,有效地降低了位于节点密度小区域的节点成为簇首的概率,从而将节点能量均衡分布到整个网络.仿真实验表明,随着网络规模的增大.所提算法与LEACH协议相比能够延长网络的生存时间20%以上.结论 笔者所提簇首选取机制能够有效地延长网络寿命.     

一种面向网络节能的VNF容量调整方法

虚拟网络功能(VNF)容量调整因其能够显著提升网络服务提供过程中的资源利用率而成为研究热点，但该技术在实施时会导致网络能耗的升高。为解决该问题，提出一种面向网络节能的VNF容量调整方法。首先提出一种基于门控循环单元和注意力机制的VNF容量需求预测方法，然后根据VNF容量需求的预测结果，设计了一种基于深度强化学习的VNF容量需求映射方法完成VNF的容量调整，通过集中部署VNF实例和关闭网络中的空闲节点来降低网络能耗。实验结果表明，与经典的ORFA方法相比，所提方法提升了7.72%的资源利用率并降低了10.17%的网络能耗。     

采用免疫遗传的无线传感器网络波束成形机制

针对无线传感器网络中单个节点能量和通信距离有限的特点,提出了一种基于免疫遗传的波束成形机制.首先分析了存在相位差的情况下的节点发射系数和选取节点数对系统能耗的影响;然后根据节点的剩余能量和相位结合旋转因子来循环选择参与发射的节点,并引入免疫遗传算法对各节点的发射系数进行调整.理论分析和仿真结果表明,该机制有效均衡了节点间的能耗,延长了网络寿命.     

基于PSO算法的无线传感器网络组网方法

针对无线传感器网络中各节点能量有限的特点,设计了一种基于PSO算法的分簇组网方法。目标函数为最小化节点数据传输能耗、平衡簇头节点的负载、协调成员节点的通信能耗和网络的最优通信结构。算法由基站发起,广播至网络中的每个节点,利用PSO算法设计了两阶段组网算法,将目标网络划分为若干簇,形成高效的数据传输网络。仿真结果证明了算法能够有效延长网络的生存期和提高通信效率。     

无线传感器网络节能动态任务分配

为了延长网络生存期,减少网络能量消耗,在分析现有无线传感器网络任务分配机制的基础上,提出一种面向分层结构、多跳传感器网络的节能任务分配方法.该算法根据节点工作状态、剩余能量以及能耗,基于熵理论,建立代价函数,结合粒子群优化算法,实现优化任务分配策略.同时,针对无线传感网络动态变化使当前的任务分配策略可能不再是最优的情况,对任务进行动态调整.仿真实验结果表明该分配机制能有效减少无线传感网络计算时间和网络能耗,提高网络寿命.     

主动peer-to-peer网络架构

针对当前peer-to-peer(P2P)网络只能通过固定的协议和服务有限地利用节点资源的弱点提出了主动P2P网络(APN)架构.结合P2P网络技术和主动网络技术,核心思想是把P2P网络的服务和协议代码封装在数据包中,随着数据包一起传送,并由需要的节点加载和执行,由此完成服务和协议的动态扩充和部署.通过在APN上部署自动代码理解和查询系统,验证了APN比现有P2P网络更能充分利用节点资源,更灵活,易于管理,同时,APN在安全性和性能方面的相对降低是可接受的.