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.     

连通和覆盖性优化无线传感器网络寿命的方法

针对多跳无线传感器网络的特点,基于拓扑结构的连通和覆盖性建立节点的休眠调度模型,提出了一种优化网络寿命的新方法(CCLO).该方法设计了一种根据节点剩余能量动态激活一组满足连通覆盖条件的工作节点.当某个节点因能量耗尽而失效时,其邻近的休眠节点将代替失效节点继续维持网络的正常工作.理论分析和仿真研究表明:CCLO能够快速...     

稳定高效节能且邻近相关的网络拓扑协议

现有的无线传感器网络拓扑协议未全面考虑节点位置、休眠、剩余能量的影响,且依赖于GPS等基础设施获得节点绝对位置,导致网络成本高,能量有效性不足。该文在DEAC协议的基础上,提出了一种分布、稳定、高效节能和利用邻近相关信息数据融合及节点休眠策略的无线传感器网络拓扑控制协议(SEENRT)。该协议利用剩余能量信息,平均各节点能耗负担;利用邻近相关信息和节点休眠,降低覆盖冗余,减少网络能耗。试验结果表明SEENRT协议和LEACH、HEED和DEAC协议相比,能有效地降低网络能耗、平均节点的负担及延长网络的生存时间。     

无线传感器网络节点能耗状态转换模型研究

针对无线传感器网络节点的能量管理与优化问题,对无线传感器网络节点中主要的功率可管理部件工作状态进行分析,建立了MCU处理器、模数转换器和无线收发模块之间的状态转换关系模型。详细阐述了器件间的状态转换关系和条件,并给出了多种休眠模式间的转换时间阈值的估计方法。该模型反映了无线传感器网络节点实际工作状态的转换关系,为节点的动态能耗管理的优化设计提供了实际应用参考。     

基于Voronoi图的无线传感器网络中移动节点覆盖控制算法

在动态无线传感器网络目标区域范围内,应用数学分析使节点在目标区域可移动,达到传感器节点之间覆盖低冗余、高收敛.     

一种无线传感器网络节点局部动态自组织方法

面向水环境监测应用,提出了一种无线传感器网络节点动态组簇方法。该方法基于元胞自动机原理,设计了二维目标跟随元胞自动机模型。该模型以监测目标的运动特性以及相邻传感器节点状态为约束条件,使参与监测的传感器节点实现动态的组织。每个节点根据动态簇的预测信息,计算自身的休眠／活跃概率值,通过与设定的闽值比较,决定节点的休眠或活跃...     

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.     

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.     

大坝廊道无线传感器网络节点铺设方法

为了满足灌浆工程中智能化监控的要求,了解无线传感器网络在复杂环境下灌浆数据传输的质量情况,对2.4 GHz无线信号在大坝灌浆廊道中的传播特性进行了研究.利用现场实验测试网络性能,指出廊道环境、数据传输时延、多跳跳数及采样率对节点能耗和无线传感器网络链路质量的影响,并提出基于信号强度的、动态n值的线性节点铺设方法.该方法在链路质量降低情况下可通过铺设冗余节点和测试丢包率等方法调整节点位置,使链路快速得到恢复.通过能耗分析、丢包率测试、定位误差测量等实验对动态n值相对于固定n值在数据传输网络中的性能进行了分析.实验证明:在恶劣施工条件下,基于信号强度、动态n值的线性节点铺设方法适用于灌浆廊道通信.     

6LoWPAN无线传感器网络无缝移动切换方案

提出了6LoWPAN无线传感器网络无缝移动切换(SMH)方案,移动切换控制信息在一跳范围内交互,并通过IPv6接入节点树网络结构自动实现路由,降低了移动切换代价,缩短了移动切换延迟。该方案提出了无线传感器节点的IPv6地址的分层结构,有效地缩短了地址长度,降低了传输功耗;移动传感器节点无须转交地址,即无须进行移动传感器节点家乡地址与转交地址的绑定操作,降低了移动切换代价,缩短了移动切换延迟。从理论和仿真两个角度对MIPv6、Inter-MARIO及SMH的移动切换代价和移动切换延迟等性能参数进行了分析比较。分析结果表明,SMH的移动切换代价更小,移动切换延迟更短。     

Analysis on topology control boundary conditions in delay tolerant wireless sensor networks

In wireless sensor networks ( WSNs),nodes are often scheduled to alternate between working mode and sleeping mode from energy efficiency point of view.When delay is tolerable,it is not nccessary to pre...     

WSNs中基于协作通信的分簇路由算法研究

针对无线传感器网络数据信息传输可靠性,提出一种无线传感器网络中基于协作通信的分簇路由算法。该算法主要对分簇、簇间路由和簇内路由三个阶段进行了设计,依据信噪比寻找满足网络数据传输可靠性的最佳路由,实现源节点和目的节点之间的协作通信。仿真结果表明,无线传感器网络中基于协作通信的分簇路由算法能够有效地优化网络路径,提高频谱利用率,增强数据信息传输的可靠性。     

一种无线传感器网络低延时信道接入协议

针对无线传感器网络S-MAC协议中的延时问题,提出并设计了一种新型的MAC协议——LD-MAC协议。该协议采用提前预约多跳传输节点的方法,实现数据分组的快速转发,减少数据分组在网络中的延时,在一定程度上解决了节点早睡的发生。同时由于数据分组的快速转发,减少了节点的能耗。仿真实验表明：LD-MAC协议能够较好地降低能量消耗和数据传输延时。     

Sensor deployment strategy for chain-type wireless underground mine sensor network

Wireless sensor networks (WSNs) are very important for monitoring underground mine safety. Sensor node deployment affects the performances of WSNs. In our study, a chain-type wireless underground mine sensor network (CWUMSN) is first presented. A CWUMSN can monitor the environment and locate miners in underground mines. The lowest density deployment strategies of cluster head nodes are discussed theoretically. We prove that the lifetime of CWUMSN with a non-uniform deployment strategy is longer than with a uniform deployment strategy. Secondly, we present the algorithm of non-uniform lowest density deployment of cluster head nodes. Next, we propose a dynamic choice algorithm of cluster head nodes for CWUMSN which can improve the adaptability of networks. Our experiments of CWUMSN with both non-uniform lowest density and uniform lowest density deployments are simulated. The results show that the lifetime of CWUMSN with non-uniform lowest density deployment is almost 2.5 times as long as that of the uniform lowest density deployment. This work provides a new deployment strategy for wireless underground mine sensor networks and then effectively promotes the application of wireless sensor networks to underground mines.     

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.     

无线传感器网络安全研究综述

由于无线传感器网络中的节点在计算能力、电池容量以及存储能力上受到限制,使得WSNs面临较多的安全威胁.针对WSNs的安全问题首先简要回顾WSNs安全问题的早期研究成果;其次,将近年来WSNs的安全问题划分为密码算法与密钥管理、安全路由、安全数据融合、安全定位及隐私保护5个方面,并深入讨论这5个方面的攻、防策略.最后,指...     

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.     

一种基于节能的无线传感器网络MAC算法

基于无线传感器网络中节点能量有限的特点,提出了一种基于节能的媒体接入控制(Medium Access Control)算法:EE-MAC(Energy Equalizing MAC)算法。该算法根据节点的剩余能量来调整节点的睡眠概率,均匀化网络各个节点的能量消耗,达到扩大网络生存时间的目的。本文对该算法进行了仿真,并对新算法的优良性能进行了分析。     

延长无线传感器网络生存周期的跨层算法

为了延长无线传感器网络(WSNs)的生存周期,提出了联合优化物理层和网络层的跨层算法.首先通过物理层的功率控制方法,初步确定可能参与通信传输的传感器节点候选集;然后在节点候选集中,综合考虑传感器节点的接入概率、端到端通信链路的单跳成功传输概率和端到端通信链路的能量效率,以达到均衡性地进行网络层路由选择的目的,实现传感器网络的端到端通信传输过程.仿真结果表明,在保证能量效率的同时,该算法可以有效地延长无线传感器网络的生存周期.     

事件驱动无线传感器网络节点自组织分簇休眠方法

针对突发事件监测的事件驱动无线传感器网络有着其自身的特点,结合最小跳数路由方法,在节点上建立链路节点列表.当节点被事件触发时,依照各节点触发顺序及相互关系,构建局部的自组织分簇.然后在利用已有的链路节点列表,快速构建簇首与Sink节点的通讯通道并更新链路节点列表信息.仿真实验结果表明,所提自组织分簇休眠方法的能量消耗低于传统周期采样的能量消耗,也低于基于LEACH分簇的休眠方案.