基于DPSO的智能WSN分簇路由算法

主要针对无线传感网络经典分簇协议LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)中存在的三个使能量消耗过大的问题,提出了一种新的智能无线传感网络分簇路由算法DPSO-CR(Discrete Particle Swarm Optimization-Clustering Rou...     

基于簇首成链的低能耗层次路由协议

在LEACH协议中,活动节点的数量和簇首间通信距离是影响网络生命周期的两个重要因素。在LEACH协议的基础上设计了一种基于簇首成链的低能耗层次路由协议,该协议将网络分层成簇,簇首节点将簇内距离相近、收集信息相似的节点划分为“相似”群,群内节点按序号每次只有一个节点发送数据到簇首,减少了簇内活动节点的数量,降低了簇首负载;同时簇首间引入了链式通信。理论证明和仿真结果都表明,该算法能够均衡网络能耗,延长网络生命周期。     

基于LEACH路由协议的多跳节能路由算法

当无线传感器网络部设在不同环境中时,需要提出新的算法以适应特殊环境,减少节点能量消耗;算法针对LEACH路由算法的局限性,提出了一种适用网络覆盖范围较大,节点间距离较远,需要远距离传输的路由算法;本算法利用节点到基站的距离因素,修改簇头阈值信息;并利用簇头竞争重新设定簇头,使剩余能量较高的节点成为簇头;同时,运用多跳的方式传输数据,这样可以适应远距离传输;仿真结果表明,相对LEACH算法,算法将节点死亡时间推后了300~400轮,网络存活周期延长了400轮左右,很明显的减少了网络的能量消耗,延长了网络的生存周期和稳定性。     

一种新的无线传感器网络冗余节点融合树算法

针对某些特定场合无线传感器网络中存在大量冗余节点造成网络资源浪费的问题,提出一种新的冗余节点融合树算法(简称RNAT)。基于分簇网络结构,采用探测区域完全覆盖的冗余节点标识方法,并综合利用节点剩余能量和距离等参数选择树上节点,以洪泛广播方式构建冗余节点融合树。算法让簇内冗余节点承担簇头的一部分工作,降低了分簇网络结构中簇头的能耗,均衡了网络能量分布。仿真实验结果表明,RNAT机制的引入可以有效提高HEED-M算法的性能,使网络生命期延长20%左右。     

非均匀分布的无线传感器网络分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)现有分簇路由协议中选举的簇头节点在监测区域内分布不均的问题,提出一种基于局部区域传感器网络节点分布数量控制簇头节点选举概率的算法HNDCRA。该算法通过对传感器网络检测区域的网格划分,计算出网格局部区域的传感器节点分布,并以此为依据确定传感器节点当选簇头的概率,来保证选举后每个网格都有簇头节点,且节点数量多的区域节点当选簇头概率较大,使得簇头随节点分布密度“均匀”,达到能耗均衡的目的。性能分析和仿真实验表明,与经典的LEACH协议相比,HNDCRA能够更好地将簇头“均匀”分布到网络区域,均衡全网能耗分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。     

WSN中能量有效的分布式簇首选取算法

目前主要的无线传感器网络分簇路由协议的提出都是基于节点均匀分布、能量均衡消耗等理想化的假设,而这些假设在网络处于实际工作环境时往往导致簇首选取的不合理。针对该问题,提出一种能量有效的分布式簇首选取算法,在选取簇首时综合考虑网络的拓扑特性及网络中各节点能耗等因素。实验证明,采用该算法的传感器网络具有较好的适用性,其使用寿命较LEACH等传统的算法提高了 1倍以上。     

Energy efficient redundant configurations for real-time parallel reliable servers

Modular redundancy and temporal redundancy are traditional techniques to increase system reliability. In addition to being used as temporal redundancy, with technology advancements, slack time in a system can also be used by energy management schemes to save energy. In this paper, we consider the combination of modular and temporal redundancy to achieve energy efficient reliable real-time service provided by multiple servers. We first propose an efficient adaptive parallel recovery scheme that appropriately processes service requests in parallel to increase the number of faults that can be tolerated and thus system reliability. Then we explore schemes to determine the optimal redundant configurations of the parallel servers to minimize system energy consumption for a given reliability goal or to maximize system reliability for a given energy budget. Our analysis results show that small requests, optimistic approaches, and parallel recovery favor lower levels of modular redundancy, while large requests, pessimistic approaches and restricted serial recovery favor higher levels of modular redundancy.

基于新型聚类的无线传感器网络非均匀分层路由协议

针对成簇路由协议中由节点负载不均引起的能量空洞问题,提出了一种基于新型聚类的负载均衡非均匀分层路由协议(NHRPNC)。首先,利用改进的LEACH协议阈值函数选举区头,并对网络进行合理的非均匀分区;其次,对每个区头运用新型聚类算法实现区内非均匀分簇;然后,在每个簇内采用四步簇首选择机制来周期性地选择簇首;最后,在簇间多跳通信时,采用动态权重的方式优化多跳路径。仿真结果表明,与低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议、分布式能量均衡非均匀成簇(DEBUC)协议以及基于动态分区的无线传感器网络非均匀成簇(UCDP)协议相比,NHRPNC在网络生命周期方面可分别提高257.5,33.74和12.83个百分点,且具有良好的能耗均衡性。     

无线传感器网络中数据融合机制的能量有效性研究*

建立基于数据融合机制的无线传感器网络模型,并对不同融合强度下网络总能耗和单节点能耗进行理论计算得到能耗公式.分析表明,当监测区域扩大时,强融合率将有效节省网络能耗;随着融合强度的增加,网络中节点能量消耗趋于平均.     

基于LEACH的传感器网络分簇路由协议

为了提高传感器节点的能量利用效率,延长系统的生命周期,针对LEACH协议在簇首选择策略上存在的不足,提出了一种新型的簇首选择机制LEACH-TE.该算法在重新计算最优簇首数的基础上,通过综合考虑节点的剩余能量和网络的平均能量等因素来优化簇首的选择.仿真实验结果表明,改进后的协议在延长网络生存时间、降低网络能耗和提高基站接收的数据量3个方面均表现出较好的性能.     

基于分簇的传感器网络数据聚集估算机制

提出一种基于簇结构的传感器网络数据聚集估算机制CASA(clustering-based approximate scheme for data aggregation).在保证用户对数据精确度需求的前提下,CASA 通过最小化网络通信开销以及协调节点间的负载均衡,有效地提高了估算机制的节能性能.CASA 采用最优的分簇规模参数,在基于分簇的网内聚集估算架构中能够最小化网络节点的总体通信开销.此外,CASA 考虑到部署区域感知数据变化率的差异性,采用自适应的误差分配方案来进一步降低网络节点的通信开销,维护节点间的负载均衡.模拟实验结果表明,CASA 估算机制能够显著地提升传感器网络网内数据聚集机制的节能性能,同时保证聚集数据的精确程度.     

一种新型基于分簇的能量高效数据收集和融合协议

提出一种能量高效的数据收集和数据融合协议(CEDGAP),它基于分簇路由机制,在网络分簇形成之后加入了簇内节点度的控制机制,网络中将会产生一定数量的休眠节点和休眠区域,在数据传输阶段,这些休眠节点不发送数据,它们与处于同一休眠区域的节点在不同轮次间交替被唤醒并往簇头发送数据.文章分析了CEDGAP的影响因素以及协议的时间复杂度.NS-2仿真结果显示,与LEACH相比,CEDGAP提高了网络能耗负载均衡性能,延长了网络生命期.     

基于COTS技术的高可靠通用容错计算机容错机制研究

本文提出并实现了一种基于COTS部件、容错机制智能实现的、新颖的通用高可靠容错计算机系统。基于容错功能与用户应用相分离的原则,应用自主设计的智能管理模块。实现对COTS部件内部状态的可观察性。详细分析了系统的容错机制。利用提出的故障逃逸模型,分析了系统中的层次化故障检测和保护措施并估计了系统故障覆盖率。     

无线传感器网络中多事件簇的数据容错与能效研究

基于无线传感器网络中事件簇容错和能效的要求,本文给出多事件簇数据容错模式MED-FT。该模式首先利用剩余能量和事件可信度的积值,给出分布式簇头节点的选举方法;然后,提出了多事件簇重叠区域下节点的处理策略,并且建立了事件簇的数据容错补偿机制。仿真实验表明,具有数据容错模式的多事件簇不仅能获得更长的网络生存周期,并且能获得更好的数据正确性和容错性能。     

集群存储系统数据安全研究*

借鉴P2P的思想实现了一个基于集群的安全存储系统,并介绍了构建在该存储体系结构之上的一种数据安全存取方案。引入基于共享鉴别密钥的鉴别机制,以确保用户数据的授权访问,防止未授权用户的阅读和修改。系统采用广泛用于加/解密技术中的SHA1算法作为密码校验函数,与采用数字签名鉴别机制相比,该算法具有较高的性能。初步分析和实验表明,该系统在现实条件下,在消耗较低的维护带宽的同时维持了较高的可靠性,并提供了较好的读写性能。     

无线传感器网络簇头优化分簇算法及其性能仿真

基于对LEACH等算法的研究,提出一种传感器网络分簇算法——簇头优化分簇算法。它将节点周期性划分为数个在地理位置上分布均匀的“临时簇”,然后分别在每个临时簇内选择簇头;簇头选择时,遵循保护最低能量节点的原则,即要求所选簇头尽量靠近剩余能量最低的节点。仿真结果表明,与LEACH相比较,该算法能保证簇头较均匀分布在网络中,推迟第一个死亡节点出现的时间,同时也提高了基站接收的数据量。     

集群存储系统数据安全研究

借鉴P2P的思想实现了一个基于集群的安全存储系统,并介绍了构建在该存储体系结构之上的一种数据安全存取方案.引入基于共享鉴别密钥的鉴别机制,以确保用户数据的授权访问,防止未授权用户的阅读和修改.系统采用广泛用于加/解密技术中的SHA-1算法作为密码校验函数,与采用数字签名鉴别机制相比,该算法具有较高的性能.初步分析和实验表明,该系统在现实条件下,在消耗较低的维护带宽的同时维持了较高的可靠性,并提供了较好的读写性能.