基于TDMA的无线传感器网络时隙分配算法

传感器技术、微机电系统、网络和无线通信等技术的进步,推动了无线传感器网络的产生和发展.根据无线传感器网络中节点密度大、以数据为中心和能量有限的特点,提出一种基于时分多址(TDMA)的动态分布式时隙分配算法.该算法根据两跳范围内的邻居节点信息动态分配时隙并能有效适应本地拓扑变化.通过仿真对该算法的良好性能进行了分析.     

基于Stackelberg博弈的双层水下传感器网络功率分配算法

针对水下传感器协作通信网络中能量消耗严重的问题,为了平衡节点间的能量消耗,同时提高系统的信道容量,提出了基于节点剩余能量的分布式博弈功率分配算法。将用户节点和中继节点间的交易模型构建为双层的Stackelberg博弈,使剩余能量少的节点提供较少的功率进行转发服务,反之则提供较多的功率进行服务,从而平衡节点间的能量消耗。与未考虑剩余能量的算法相比,在有2、3和4个中继节点时,信道容量分别提升了9.4%、23.1%和16.7%。仿真结果表明,该算法不仅提高了系统总的信道容量,而且延长了水下传感器协作通信网络的生存时间。     

基于能量分配的无线传感器网络能量空洞避免算法

无线传感器网络中,越靠近Sink 的节点将承担更多的数据转发,导致能量消耗较高而最先死亡,从而形成能量空洞使网络提前死亡。对传感器网络能量空洞进行研究,建立节点均匀分布的网络模型,提出一种分层的动态路由协议;通过分析网络动态路由获取各层网络节点能量负载情况,进而提出一种基于能量分配的传感器网络能量空洞避免算法EABEHA。仿真实验表明,该算法能够合理分配传感器网络的能量,和Flooding、LEACH等算法相比,EABEHA算法能够显著延长网络寿命。     

基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议

相比于陆地无线传感器网络, 水下传感器网络拥有更大的传播时延, 导致许多已经比较成熟的MAC协议不能直接应用于水下。提出了基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议, 充分利用水下环境中的长传播时延, 使网络中各节点能够在时间和空间上对信道资源进行共用, 实现多个用户同时进行信道预约, 提高了信道的利用率。在考虑多用户分集基础上, 该协议使成功预约到信道的用户可以利用有限的全部带宽资源进行高速传输, 以此来提高整个网络的吞吐性能。仿真结果表明, 与传统的RTS/CTS方案相比, 该协议具有更高效的信道预约能力, 更高的数据传输效率, 以及更好的吞吐性能。     

基于网络编码的传感器网络信息交换算法研究

在以数据为中心的无线传感器网络中,节点间的信息交换问题越来越受到研究者的关注.信息交换的效率反映了网络的服务质量,甚至直接影响到网络的生命周期.立足于分簇的无线传感器网络,分类总结了簇节点拓扑模型,提出了基于网络编码的无线传感器网络簇内信息交换算法.在理论分析和仿真实验的基础上,将网络编码算法与传统信息交换算法进行了比较和总结,深入分析了其性能优劣和适用场景,并展望了信息交换算法未来的研究方向.     

基于分簇的无线传感器网络编码算法

通过均衡网络能量消耗和延长网络生命周期,以提高无线传感器网络的能量利用率,提出了在无线传感器网络动态成簇算法中对簇头节点进行网络编码的路由算法.在簇的建立阶段,采用节点剩余能量和接收信号强度来完成分簇,解决了部分节点因能耗过度而过早失效的问题;在数据采集阶段,采用基于簇头进行随机线性网络编码的方法,有效降低了传输到网关节点数据包的数量,减少了网络能量的耗用.仿真实验结果表明,该算法与标准协议AODV相比,有效的均衡了节点能量消耗,提高了能量使用效率,改善了网络吞吐量和端到端延迟.     

水下传感器网络节点定位信号设计

提出一种对于水下传感器网络节点位置信息进行码分多址的编码方式。介绍了码分多址编码的基本思想,用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现分频电路,m序列与正弦波产生电路,以及ASK调制电路。给出了整个程序设计的流程图。实验证明:电路设计简单,工作稳定,多个节点的位置信息能够简单有效的传输。     

基于AUVs的水下移动无线传感器网络愈合算法

水下移动无线传感器网络（MUWSNs）动态演化特性制约着网络的拓扑的可靠性,很大程度上限制了MUWSNs的推广应用。针对水下实体移动导致的MUWSNs拓扑失效,提出了一种基于自主式水下航行器（AUV）的MUWSNs拓扑愈合算法,并构建了水下实体移动模型,利用AUV自主移动特性对失效拓扑进行快速愈合。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性,极大地提高了MUWSNs可靠性,对MUWSNs拓扑领域研究具有一定贡献。     

一种无线传感器网络节能算法的研究

由于无线传感器网络节点的能量有限,提出了一种改进的媒体接入控制的节能算法。此算法能够根据网络节点的实际剩余能量自动调节网络节点的休眠概率,均衡网络各个节点的能量消耗,从而提高网络的生存时间。仿真结果表明:节点生存的最大时间可由传统算法的1.48×104s增加到3.2×104s,同时,在节点能量相同的情况下,网络生存时间内传递的数据分组数也得到了较大提高。     

基于洋流模型的水下传感器网络实时定位算法

针对近海监控领域内水下传感器网络的节点随着海洋运动具有流动性的问题,提出了基于洋流模型的水下传感器网络实时定位算法(RTLC).利用洋流模型表示节点的运动模型消除流动性对定位造成的影响,成功模拟了节点在水中的移动速度.通过卡尔曼预测方法结合观测值与估计值优化运动模型,使其更贴近节点运动规律.采用信息记录机制及列表更新机制保证信息的时效性从而提高了定位准确度.通过仿真分析,RTLC算法性能优于基于移动预测的大规模水下传感器网络可扩展定位算法(SLMP),具有较高的定位覆盖度,较低的平均定位误差及平均通信能耗.     

基于竞争允许TDMA的无线传感器MAC层协议

无线传感器网络在许多重要领域有着广泛的应用,而传感网的媒体访问控制子层(MAC)协议对传感器网络的运行和性能具有重要影响。该文概述了目前存在的传感网MAC协议的设计思想,在SMAC协议的基础上,将TDMA和CSMA两种思想结合起来并与SMAC协议同步机制相统一,提出了一个新的基于竞争允许TDMA的无线传感器网络MAC协议。模拟结果显示,与SMAC协议相比,该协议在数据包延迟、能量消耗及数据包的接收率等性能上有很大提高。     

CDMA体制中的地址码选型

论文结合扩频码分多址通信的基本原理,详细讨论了m序列、Gold序列、Kasami序列以及M序列作为地址码的优缺点,并结合实际系统分析了它们的应用场合,为日益发展的军、民用移动通信系统的地址码提供选型参考。     

基于时隙CSMA的水声无线传感器网络节能强化学习算法

针对水声无线传感器网络的节能问题,提出了一种基于时隙CSMA的强化学习算法;该算法利用强化学习协议自适应水下环境,根据数据传输的距离调整发射功率,从而减少能量消耗,再结合时隙CSMA协议,使用随机退避算法减少信道中的数据碰撞,使得重发的数据包数量减少,节省能量;为验证算法的有效性,仿真实现了该算法,结果表明,该算法能够有效减少能耗,并延长网络寿命。     

M-ary CDMA multiuser underwater acoustic communication and its experimental results

A novel M-ary code division multiple access (M-ary CDMA) underwater acoustic communication (UAC) that utilizes quasi-orthogonal sequences has been proposed for the multiple mobile unmanned underwater vehicle (UUV).Its performance has been verified in both four-user synchronous and three-user asynchronous scenarios through a lake experiment over a very shallow-water channel.At a chip rate of 2 kilochips per second,good bandwidth efficiency and robust links have been achieved both at 5 and 15 km distances.The...     

无线传感器网络MAC协议研究进展

在无线传感器网络体系结构中,MAC(medium access control)协议是保证网络高效通信的重要协议.无线传感器网络有着与传统无线网络明显不同的性能特点和技术要求,传统无线网络MAC协议无法应用于传感器网络,各种针对特定传感器网络特点的MAC协议相继提出.归纳无线传感器网络MAC协议的设计原则和分类方法,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、性能差异和应用范围.最后总结无线传感器网络MAC协议的研究现状,指出未来的研究重点.     

PA-MAC:一种被动的异步低占空比无线传感器网络MAC协议

空闲侦听是无线传感器网络能耗的主要原因之一,而占空比机制是减少空闲侦听能量损耗最主要的方法之一.提出了一种新的无线传感器网络异步MAC协议,称为PA-MAC(Passive Asynchronous MAC),即被动异步MAC.PA-MAC通过采用接收方发起数据传输机制、异步占空比机制以及节点唤醒时间估计机制,降低了节...     

基于CDMA技术的FBG传感系统研究

基于码分多址(CDMA)技术,采用格雷互补序列对光源进行调制,使用相关运算对接收信号进行解调.该方法具有传感器间串音小和系统信噪比高等优点.基于该方法搭建了光纤Bragg光栅(FBG)传感实验平台,对其温度传感特性进行了实验研究.结果表明:系统具有温度响应线性度好和串音低的优点.     

带有CDMA短信模块的多功能电力监测仪

介绍了一款多功能电力监测仪,采集参数涵盖了除谐波以外的所有电网参数,监测仪嵌入CDMA通讯模块,利用模块的短信收发功能,将各种采集数据做远程传输。查询采集数据的设备可以是固定的电脑,也可以是一部手机,不受距离和地区限制,非常灵活方便。为了最大限度地降低运行费用,还可将单台监测仪作为主机,通过RS485总线连接若干台监测仪作为子机,组成电力采集网络,使多台监测仪共用一块CDMA通讯模块。这款电力监测仪已顺利通过各项EMC性能测试,并批量投放市场。     

一种小规模水下无线传感器网络的部署算法

覆盖问题是水下无线传感器网络的一个基本问题。在虚拟力算法中,"虚拟"的力作为传感器节点部署策略被构造,以提高传感器节点的初始随机覆盖后的覆盖率。在传感器区域中,每个传感器节点都可以作为其它所有节点的"受力的源",这种力既可以是引力,也可以是斥力。基于虚拟力的概念,构造了节点间虚拟力区域,并提出了一种快速虚拟力算法。不同于其它虚拟力算法,这是一种简化的自组织算法,它能够有效地提高小规模的水下无线传感器网络的覆盖率。