实现能量均衡消耗的传感器网络节点摆放策略

在传感器网络技术应用的民用领域中,采集信息的传感器节点位置固定,并且有些距离汇聚节点太远,需要加入中继节点转发数据。一些中继节点由于承担了过多的数据量而过早耗尽能量,影响了网络的生存周期。该文针对该种情况,提出了一种实现各节点能量均衡消耗的中继节点多级摆放策略,研究了如何通过调整中继节点的摆放位置和转发数据量,使传感器节点和中继节点在每一轮的数据传输中消耗相同的能量。基于该策略,还研究了中继节点数目与网络生存周期之间的关系,为延长网络生命周期和减小中继节点数目的折中提供了一种参考。     

非均匀部署WSN的能量空洞避免策略

分析无线传感器网络中各个节点位置上的数据及能量负载,提出一种新的非均匀部署策略,在网络中均匀部署满足监测需要的工作节点,但在近sink区域部署更多不感知数据,只转发数据的中继节点,以实现网络的能量消耗均衡,并分析传感器节点最优传输半径优化问题。实验结果表明,该策略能够有效降低网络能耗,延长网络寿命。     

无线传感器网络节点部署算法的优化研究

研究无线传感器网络的部署.无线传感器网络中靠近基站的传感器节点因需要转发其它节点的数据而消耗更多的能量,导致出现能量空洞,使网络生命过早地结束.为了避免能量空洞的形成,延长网络寿命,提出一种高效的节点部署算法.算法以最优工作节点数、中继节点部署方案和节点传输距离作为约束条件,以最大网络效率为优化目标进行研究.仿真结果表...     

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议*

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。     

分层式非均匀节点布置的能耗均衡策略

无线传感器网络中,大量的传感器节点检测的数据需要转发给基站.但是由于节点本身能量十分有限,有时需要多次转发才能到达基站.由于转发机制的存在,在基站附近的节点除了转发本身检测的数据外,还要大量转发远离基站的外层节点的数据,这使得基站附近节点负载过重而提前死亡,导致基站附近形成”能量洞”,最终导致网络死亡.针对这个问题,提出一种新的非均匀节点布置策略:调整网络的节点密度布置结构、增加内层节点的密度以分担内层节点负载,从而避免”能量洞”,提高网络的能量利用率.本文的策略通过NS2仿真平台加以实现.仿真结果表明本策略针对”能量洞”问题是有效的、能够有效提高网络的能耗均衡性.     

能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法

为了提高延迟容忍网络中数据投递过程节点能耗管理效率、改善数据在网络中的转发效率等,本文引入节点间能耗博弈模型,进而提出了一种基于能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法（Efficient Routing Mechanism for Delay Tolerant Network based on Energy Consumption Strategy）,根据泛洪路由策略设计数据投递机制,数据在网络中转发时,节点依据自身能量剩余状态制定相应的投递操作,对首先将数据投递至目的节点的中间节点予以一个单位的奖励,利用节点策略博弈模型选取合理的数据投递操作,以此改善节点转发数据能量消耗,从而提高数据投递能量管理效率,并提高数据转发效率.仿真验证表明：所提算法与对照算法相比在数据投递率、传输时延、网络开销等性能指标上表现出较好效果.     

放置中继节点解决无线传感器网络能量空洞问题

在无线传感器网络中,传感器节点往往采用多跳的方式进行数据传输,造成了基站sink周围节点能量消耗过快,易形成能量空洞问题。针对这个问题,提出了一种改变中继节点能量的能耗均衡策略,即将中继节点的能量加大为原传感器节点能量的数倍,同时减少中继节点的数量。理论分析和仿真结果表明,这种方法有效地解决了能量空洞问题。考虑到成本和数据冗余问题,在中继节点数为理想数目的3/5时,网络能耗没有太大的提高,即放置少量的中继节点也能达到能耗均衡的目的。     

多媒体传感器网络中基于两跳簇结构的图像传输方案

与传统无线传感器网络节点能量绝大部分消耗在无线收发上不同,无线多媒体传感器网络中数据处理与传输能耗具有“均匀“分布的特点.通过分析表明,传统无线传感器网络簇结构下的数据传输策略并不适合于无线多媒体传感器网络.因此提出了一种基于两跳簇结构的图像传输方案,通过增加中继节点负责图像的压缩编码和转发,在减小相机节点图像传输能耗的同时,大大缓解了相机节点和簇头的图像处理能耗压力.仿真结果表明,该图像传输方案极大的延长了网络的生命周期,非常适合于能量有限的无线多媒体传感器网络.     

无线传感器网络中基于多属性决策的数据转发算法

如何在严格的能量约束下均衡传感器节点能耗、延长网络生存时间是无线传感器网络数据转发研究中的一个难题.利用多属性决策理论提出了一种基于多属性决策的数据转发(multiple attribute decision making based data forwarding, MadmDF)算法来解决该问题.MadmDF算法综合评价备选数据转发节点的属性信息,从中选择最优邻居节点进行数据转发,使网络数据流量得到了合理的分配,从而均衡了网络能耗,延长了网络生存时间.仿真结果表明该算法与同类数据转发算法相比具有一定优越性.     

一种基于执行器控制域的分布式数据收集协议

针对无线传感器/执行器网络(Wireless Sensor and Actuator Networks,WSANs)中执行器控制域的数据收集问题,提出了一种基于执行器控制域的分布式数据收集协议(DG-ACD协议).DG-ACD协议从能量有效性和数据融合的角度,提出了执行器控制域内传感器节点的中继代价函数,并以执行器节点为中心,采用发射功率分级递进的路由建立方式,为控制域内的每个传感器节点寻找其到达执行器节点的中继节点,从而实现对执行器控制域内传感器节点的聚集和数据收集.实验仿真结果表明,网络中节点(包括执行器节点)部署完成后,DG-ACD协议能有效地将网络中的传感器节点聚集到相应的执行器节点,并在数据收集的能量有效性、实时性和稳定性上均有良好表现.     

基于Voronoi图的移动单元节点调度算法

在稀疏无线传感器网络中,移动单元节点常被用于数据采集和转发。基于Voronoi图设计一条尽可能短的移动单元节点数据采集路径。在该路径中,移动单元节点被调度去访问一个Voronoi节点子集,在给定通信半径内,该节点子集能覆盖所有传感器节点。仿真实验结果表明,通过连接Voronoi节点子集而形成的优化路径能有效缩短移动单元节点的行进路径长度。     

基于Voronoi和空间自相关的离群点检测

为了提高空间数据挖掘的效率和准确度,在分析传统的离群点检测算法优、缺点的基础上,提出一种空间离群点检测算法。用Voronoi来确定空间对象间的邻近关系,在空间邻域内利用空间自相关性来计算局部Moran指数,并将其作为离群因子进而判断离群点。实验结果表明,该算法能够高效、准确地检测出空间离群点,具有对用户依赖性少和可伸缩性强等优点。     

移动自组织网络中一种基于多点中继策略的优化泛洪广播算法

多点中继(multipoint relaying,MPR)是一种有效的移动ad hoc网络即时泛洪广播策略.选择尽量少的邻节点以覆盖2跳(2-hop)范围内所有节点是MPR策略的关键.然而现有的基于MPR策略的泛洪算法忽视了转发节点之间所存在的共有邻接关系对结果的影响.在分析转发节点之间连接拓扑关系的基础上,发现尚未被覆盖的2跳节点集合的势(cardinality)可以进一步压缩,从而进一步减少冗余的转发节点.同时,讨论了利用自裁减(self-pruning)提升MPR性能的可能性.据此提出了基于共有邻接关系消除的自裁减辅助MPR优化泛洪广播算法(ECARSP).理论分析和实验结果表明,ECARSP在转发节点数量和网络负载等方面均要优于现有的移动ad hoc网络MPR泛洪算法.     

命名数据网络中的邻居缓存路由策略

命名数据网络(named data network,NDN)是一种以数据为中心的新型网络体系结构。现有NDN网络路由策略未能充分利用路由结点缓存导致转发效率不高。为了在路由决策中充分利用NDN网络中的缓存,提出了一种邻居缓存路由(neighbor cache explore routing,NCE)策略,将路由结点缓存因素引入到路由决策中,并设计了相应的报文格式及路由选择算法。模拟实验结果表明,邻居缓存路由策略在减少网络冗余流量的同时提高了整体网络的性能,验证了NCE策略在NDN网络中的有效性。     

存在自私节点的Ad Hoc网络流量分析

Adhoc网络是一种多跳中继网络,其数据的传输需要依靠中间节点的转发。因此网络中的数据流量便有节点产生流量及节点转发流量之分。由于网络中的自私节点可能会丢弃分组,那么网络中的流量也会受到影响。本文通过对平面六边形网络模型的研究,推导出在节点自私程度不同的条件下节点产生的流量以及节点的转发流量的数学表达式,并且分析了节点自私性对Adhoc网络流量的影响。     

基于MHT的云环境下数据完整性检验方案

云计算环境下数据量十分庞大,传统的基于MHT的数据完整性检验方案在快速和低开销2个优点上不能较好地兼备。提出的MHB-Tree方案增加了树中节点包含的信息量,缩小了检验大量数据时所需要构建的树的规模,结合平衡二叉树特性保证树的结构不变,有利于数据节点的增加和删除。结果证明方案可以在保证安全性能的情况下提高完整性检验的效率,并节省了较大的时间和空间开销。     

基于FCCN层次结构的Ad Hoc网络

AdHoc网络是一种新型的自组织网络,它不需要预设网络设施而是通过网络节点自身的路由转发功能就能快速、自动地建立。论文提出了基于FCCN虚拟拓扑结构的层次AdHoc网络,结合现有的分层式结构分析了其特点并与之做了比较,最后通过仿真分析了其性能。     

一种IEEE 802.15.6 Two-Hop 拓扑扩展转发节点选择协议

IEEE 802.15.6标准提供了一种2-Hop的星形拓扑扩展结构用于节省单跳长距离通信带来的能量消耗,但该标准没有指明如何选择转发节点的机制.本文提出了一种IEEE 802.15.62-Hop的星形拓扑扩展结构转发节点选择协议ORR,通过请求转发的Relayed节点k广播包含自己的IDk、数据产生的频率FDatak和请求转发的持续时间TreqLenk的RelayNodeDiscovery消息,请求转发节点为自己转发数据;候选Relaying节点根据自己和已为转发的其他节点数据的能量消耗,在保留自己能量阈值EThreshi的情况下,单播发出响应RelayInfo消息;RelayInfo消息包含节点i自己的IDi,平均信噪比AvgSNRik和能提供转发的最长数据时间TmaxLenik;节点k根据这些参数选择最优或重新选择转发节点,提高了网络可靠性.性能分析与模拟实验表明:该协议在网络寿命和网络吞吐量方面优于传统的IEEE 802.15.6策略.     

多向中继网络中的协作复用技术

为提升多向中继网络的频谱效率,提出一种基于协作复用的传输技术,多个配置单天线的中继节点对空间复用信号进行放大转发,接收节点收到足够数量的样本即可译码,减少了发送时间,提高了传输的有效性。针对三节点数据交互的情形,分析了该技术的频谱效率。结果表明,在高信噪比区域,相对于传统的和基于协作分集的传输方案,该技术的频谱效率分别提升了100%和200%。