基于近邻算法的无线传感器网络功率控制

针对因无线传感器网络节点部署的密集性和随机性造成单一、不变的发射功率无法满足无线传感器网络能量高效的要求,提出基于近邻算法的无线传感器网络功率控制算法(NNPC).该算法中Sink节点保存整个网络拓扑结构的信息,利用多近邻算法评估节点密度,确定最优通信距离.结合Friss自由空间模型和两线地面传播模型计算当前网络最优发射功率,Sink节点广播通知节点采用最优发射功率发送数据.如果节点没有接收到广播包,那么节点采用默认的最大发射功率.仿真结果表明,基于近邻算法的网络功率控制算法能提高整个无线传感器网络的生存时间,节省网络的平均能耗.     

基于无线传感器网络的农用大棚数据采集

为了将无线传感器网络更好地应用于农业环境监测中,提出利用感知层簇头节点收集数据的一种方法,即让簇内的普通节点同时向簇头节点传送数据,从而对系统加以改进。通过OPNET软件对系统性能进行仿真,分析在相同的参数下网络趋于稳定的时间以及平均时延。仿真结果表明,相比于簇内的普通节点顺序向簇头节点传递数据,建立在新方法上的机制可以有效缩短系统趋于稳定的时间,并能明显降低系统平均时延。     

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。     

基于参考点序列的无线传感器网络节点定位算法

提出了一种基于参考点序列(Reference node sequence,RNS)的无线传感器网络定位算法,该算法对定位空间的锚节点建立voronoi多边形,以此生成由锚节点组成的voronoi图,并将voronoi图的顶点记为参考点,为定位空间增加了若干锚节点信息。从而使与传感器节点通信的锚节点数目增加,改善了锚节点不足给定位带来的负面影响。其次建立参考点和锚节点到传感器节点的序列等级,根据序列等级估计出传感器节点的位置。仿真结果表明,与DV-Hop算法和质心算法相比,本文算法可以更准确地估计出节点的位置,提高定位精度。     

A sink moving scheme based on local residual energy of nodes in wireless sensor networks

In the application of periodic data-gathering in sensor networks, sensor nodes located near the sink have to forward the data received from all other nodes to the sink, which depletes their energy very quickly. A moving scheme for the sink based on local residual energy was proposed. In the scheme, the sink periodically moves to a new location with the highest stay-value defined by the average residual energy and the number of neighbors. The scheme can balance energy consumption and prevent nodes around sink from draining their energy very quickly in the networks. The simulation results show that the scheme can prolong the network lifetime by 26%–65% compared with the earlier schemes where the sink is static or moves randomly. Foundation item: Project(60673164) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(20060533057) supported by the Specialized Research Foundation for the Doctoral Program of Higher Education of China     

Efficient encrypted data aggregation scheme for wireless sensor networks

Data aggregation in a wireless sensor network is an important method to reduce redundant transmission and energy consumption. Authors propose an efficient encrypted data aggregating method for wireless sensor networks, the aggregators complete the data integrity checking, source identity authentication and data aggregation without a plaintext and provide the end-to-end security for data transmission. Compared with related schemes, besides higher security,the proposed scheme makes better utilization of high redundancy of neighbor sensors' readings and reduces the communication overhead effectively.     

无线传感网络数据压缩方法

概述了典型的无线传感器数据压缩算法,提出了基于压缩感知的无线传感器网络数据压缩方法,介绍了压缩感知技术及基于压缩感知的数据压缩算法设计与实现,仿真模拟试验证明了该算法的可靠性和可行性。     

基于输电走廊的无线传感器网络结构研究

提出基于输电走廊的无线传感器网络来解决输电线路在线遥测远程通信问题,同时提出从线路电流电磁感应获能而解决监测装置电源问题.在分析输电线路遥测遥控需求的基础上,解决了基于输电走廊这样一种特定条件下的无线传感器网络结构及层次问题.针对输电线路检测数据属性的特点,提出按数据属性融合对传感器节点分簇,从而大幅度减少通信流量,提高网络传输效率.针对线路负荷特点的能源策略,提出了节点在能源利用上的协作机制.     

一种简单的分布式无线传感器网络时间同步方案

无线传感器网络缺乏基本架构,具有分布式、能量受限、存储及计算能力受限的特点.这些特点决定了在设计无线传感器网络时间同步方案时,不能有太复杂的计算和路由选择.为了实现快速时间同步和较低的能量消耗,提出一种简单的无线传感器网络时间同步方案.各个节点广播自己当前的时钟信息,相应的邻居节点接收到这些信息后,对接收到的信息进行简单的算术平均,将平均值作为下一个时刻的时钟刻度再进行广播.此过程反复进行,最终会使网络所有节点的时钟达到一个相同的平均值,实现无线传感器网络的分布式同步.由于网络节点只接收来自邻居节点的广播信息,故该方案无复杂的路由选择,并且计算简单,收敛快速,能耗较低.用随机矩阵理论对该同步算法的收敛性进行了理论证明,对收敛速度和能耗以及同步误差进行了分析.最后用计算机仿真对本方案进行了仿真实验,实验结果符合预期分析.     

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.     

国内外无线传感器网络研究透视

无线传感器网络被认为是21世纪最重要技术之一,将会对人类未来生活和生产方式产生深远影响.本文介绍了WSN研究背景,基本原理和主要特点,列举了目前研究关键技术、热点、难点问题、应用前景和未来发展趋势.主要分析了WSN节点定位技术.     

A utility-optimal backoff algorithm for wireless sensor networks

A novel backoff algorithm in CSMA/CA-based medium access control (MAC) protocols for clustered sensor networks was proposed. The algorithm requires that all sensor nodes have the same value of contention window (C _W ) in a cluster, which is revealed by formulating resource allocation as a network utility maximization problem. Then, by maximizing the total network utility with constrains of minimizing collision probability, the optimal value of C _W (W _opt) can be computed according to the number of sensor nodes. The new backoff algorithm uses the common optimal value W _opt and leads to fewer collisions than binary exponential backoff algorithm. The simulation results show that the proposed algorithm outperforms standard 802.11 DCF and S-MAC in average collision times, packet delay, total energy consumption, and system throughput. Foundation item: Project(60772088) supported by the National Natural Science Foundation of China     

基于能耗转移与数据作用力的无线传感器网络节能修正算法

针对无线传感器网络能量受限的问题,提出通过判断传感器节点状态阈值来改变其状态的方式,将能耗最大路径的能耗分散到其他能耗相对较少的路径上,以便增加网络整体生命周期的节能修正算法。通过实验分析无线网络传感器路由算法得到传感器节点数据传递量与发生相应数据传递量的节点数量的概率之间的关系曲线,并给出了其影响参数及特征,获得了网络中能耗最多节点的分布特点,根据该特点,确定节能修正算法中的阈值。由于该算法本身消耗能量,给出数据作用力的概念,应用该概念降低算法自身的能耗。实验结果表明,该算法降低了无线传感器网络能耗,增加了网络生命周期。     

多节点协作的WSN监测目标和定位算法研究

针对具体应用场合无线传感器网络监测目标的动态特性,研究一种适用于对动态特性目标进行监测和定位的方法.首先,基于目标的动态特点,进行需求分析,构建出适应于动态目标监测的WSN新型网络模型;其次,通过基础理论探究,提出一种具有容错能力的多节点协作目标监测和定位算法(MCFTMP),给出算法的具体步骤和相关性能评价指标;最后,基于MATLAB工具平台对算法的容错能力和定位性能进行仿真分析.仿真结果较好地评价了算法的正确性和有效性.     

基于簇头冗余的无线传感器网络可靠性研究

为了提高工业无线传感器网络的可靠性和可用性,使其能够长期自治地正常工作,提出了基于簇头冗余的工业无线传感器网络分簇路由算法.当工作簇头能量不足时,将主动切换到冗余簇头工作状态. 冗余簇头通过冗余测试结果判断工作簇头是否发生故障并接管工作簇头的数据转发任务.当边际节点不能与本簇簇头通信时,将利用备份簇头进行数据转发.对于不能与任何簇头直接通信的孤立节点,采用基于概率模型的多跳路由机制进行数据转发.为了降低功耗,该算法将冗余簇头设置为轻度睡眠状态,当冗余测试周期到来时,关闭射频前端器件.利用自行研制的节点,组建了实验系统,完成了簇头冗余切换、边际节点通信和孤立节点路由恢复的实验.实验结果表明该分簇路由算法具有较高的可靠性.     

Hash-area-based data dissemination protocol in wireless sensor networks

HashQuery,a Hash-area-based data dissemination protocol,was designed in wireless sensor networks. Using a Hash function which uses time as the key,both mobile sinks and sensors can determine the same Hash area. The sensors can send the information about the events that they monitor to the Hash area and the mobile sinks need only to query that area instead of flooding among the whole network,and thus much energy can be saved. In addition,the location of the Hash area changes over time so as to balance the energy consumption in the whole network. Theoretical analysis shows that the proposed protocol can be energy-efficient and simulation studies further show that when there are 5 sources and 5 sinks in the network,it can save at least 50% energy compared with the existing two-tier data dissemination（TTDD） protocol,especially in large-scale wireless sensor networks.     

无线音频传感网络中的压缩采样

在无线音频传感网络中,降低带宽一直是研究人员关心的问题。新近出现的压缩采样技术,以远低于奈奎斯特频率的速度采样,精确地恢复出原始信号。压缩采样,针对稀疏信号,根据测量矩阵进行随机采样,应用最优化算法进行信号重构,恢复出原始信号。以随机抽取的局部DCT矩阵作为测量矩阵,采用CoSaMP作为恢复算法,实现了音频传感网络中的压缩采样。实验结果表明,在采样速率降低4倍的条件下,音频信号能够清晰恢复,信号处理速度完全满足实时性要求。     

A double weighted LS-SVM model for data estimation in wireless sensor networks

In wireless sensor networks,data missing is a common problem due to sensor faults,time synchronization,malicious attacks,and communication malfunctions,which may degrade the network' s performance or l...     

一种基于节点信誉度的无线传感器网络信任模型

针对无线传感器网络节点存在不信任因素的问题,利用无线传感器网络节点的数据、带宽和能量建立信任模型,并将信任模型引入到无线传感器网络管理体系中,此时网络组建和节点各种行为都以信任度为依据.从模拟实验结果可以看出,该模型可以减少网络的丢包率,网络具有更高不信任行为检测率.     

无线传感器网络中的动态对偶密钥建立算法

基于密钥预置技术,提出了一种新的传感器网络动态对偶密钥建立算法。该算法中节点在部署前首先被预置一个全局初始密钥;在部署之后,邻节点之间将基于预置的全局初始密钥来动态生成一跳的对偶密钥。理论分析与实验结果表明,由于该算法是完全分布式的,且节点间的对偶密钥是在节点部署之后动态生成,能保障节点间具有很高的直接和间接对偶密钥建立概率,更有效保障传感器网络的通信安全。