无线传感器网络中节点睡眠调度机制研究

无线传感器网络是由大量低成本的传感器节点构成的自组织网络.因为工作环境或成本原因,传感器节点通常不更换电池,能量十分有限,因此提高能量有效性、延长网络寿命成为传感器网络设计的关键,节点睡眠调度机制是节能的一个有效手段.本文首先分析了采用睡眠调度机制必须考虑的问题,然后介绍和分析了已有典型节点调度机制,指出了各种机制的优势与不足,并时未来研究方向提出了展望.     

无线传感器网络中基于网络覆盖的节点睡眠调度机制

在无线传感器网络中,节点睡眠-唤醒调度机制对于延长其生命周期至关重要。在现有的节点睡眠调度机制中,节点能耗是调度机制的唯一考虑目标。然而这种以节省节点能耗为目的调度机制很容易导致传感网络无法完全覆盖监测区域,导致严重后果。本文基于现有调度机制的不足,提出一种考虑到网络覆盖面的节能调度机制。这种机制既能降低网络能耗也能够兼顾到网络的监测覆盖情况。仿真结果表明该机制能在保证较高的网络覆盖面的前提下有效提高网络生命周期。     

基于能量和邻居信息的传感器睡眠调度协议

调度冗余节点轮流工作能够有效延长网络寿命。研究传感器网络节点的随机睡眠调度机制,给出了一种基于能量和节点邻居距离的随机调度机制。传感器节点根据自身的能量大小以及邻居的信息确定睡眠概率,使能量较小,并且工作邻居节点数目大的节点获得较大的睡眠概率。最后分析比较了这种机制与另外两种机制的性能。实验结果表明,基于能量和邻居信息的调度机制能够减少工作节点个数,保证较高的网络覆盖率。     

无线传感器网络中节点调度算法的能量平衡研究

针对无线传感器网络能量分布不均匀的特点,提出一种基于能量平衡的节能机制。在随机性睡眠节点调度机制基础上,引入了反映网络能量状态的概念——能量平衡度。依据能量平衡度来修正节点睡眠概率使网络能量平衡。仿真结果显示机制可以保证较高覆盖率下并使网络能量平衡。     

面向目标跟踪的传感器网络睡眠调度协议

移动目标跟踪是无线传感器网络中的一项重要应用,将睡眠调度机制引入到目标跟踪算法中可以大大降低能耗。针对目标跟踪的实际需求,提出一种面向目标跟踪的传感器网络睡眠调度协议。根据目标跟踪不同阶段,分别设计了目标跟踪前和跟踪过程中传感器节点的睡眠调度机制;另外给出了目标丢失时,如何唤醒节点继续跟踪目标的调度策略。结果表明:该算法能够在保证跟踪质量的同时,降低跟踪能耗。     

传感器网络中数据驱动的睡眠调度机制

在能量受限的传感器网络中,尽量延长网络寿命同时保证服务质量(如感知覆盖和数据完整)是关键的研究问题.节点睡眠调度能有效延长网络寿命.研究数据驱动的睡眠调度机制,利用感知数据的时空相关性识别冗余节点.核心思想是用非参数回归方法为节点建立预测模型,求解最大支配数的节点支配集,调度多个支配集轮流工作.睡眠节点的数据可以由支配集节点恢复.分别给出集中式、半分布式和分布式3个睡眠调度方法.据知,这是第1个将统计回归模型用于睡眠调度并扩展到大规模网络的研究.实验结果表明,该方法能够有效地减少活跃节点个数,节省能耗从而延长网络寿命,同时在用户指定误差范围内保证数据的完整性.     

一种新的面向目标跟踪的传感器节点调度策略

在用于目标跟踪的无线传感器网络中,传感器节点的电池能量有限,跟踪质量和网络生命周期是两个冲突的优化目标。在目标的移动过程中,如何选择合适的传感器节点子集,在指定时刻被唤醒,是延长网络生命周期和保证跟踪质量的关键。一种能量高效的传感器节点调度机制被提出,该机制综合考虑跟踪质量和网络生命周期,根据目标可能的运动区域选择需要启动的传感器节点子集。仿真试验结果证明该调度策略是高效的和节能的。     

传感器网络随机睡眠节点调度算法研究及实现

传感器网络是由大量形体较小、能源受限并且配置有计算能力和无线通信能力的传感器节点以Ad Hoc方式组成。传感器节点能源有限性、高密度配置的节点包冲突率高等问题使得节点调度成为必然。该文提出了一种基于动态邻居节点信息的随机睡眠调度机制,并将算法做成了一个可供重复使用的组件嵌入到TinyOS中。通过仿真实验,得到了验证。     

传感器网络中一种基于两阶段睡眠调度的目标跟踪协议

移动目标跟踪是传感器网络的一个重要应用.网络中传感器节点协作发现日标并将对目标的感知信息反馈给用户.为了有效地减少网络能耗和提高跟踪质量,文中提出一种基于两阶段睡眠调度的目标跟踪协议.该协议将整个跟踪过程划分成两个阶段,根据各阶段对节点密度要求的不同,分别采用不同的睡眠调度机制.文中进一步对所提出协议进行优化,在保证跟踪质量的同时最小化系统能耗.最后用36个传感器结点验证了所提出协议的有效性.     

无线传感器网络中带粒子群优化的分簇节点睡眠调度算法

为延长无线传感器网络的生命周期,提高节点能量利用率,将分簇算法与睡眠调度算法相结合,提出一种无线传感器网络中带粒子群优化的分簇节点睡眠调度算法.该算法采用二进制编码机制,引入遗传算法的变异和交叉算子,同时考虑网络覆盖保持和能量消耗减少优化目标,构造一个相应的离散粒子群优化方法.仿真实验结果表明,文中算法能较好地减少能耗和保持网络覆盖,有效延长网络的生命周期.     

无线传感器网络操作系统调度策略

提出了一种在无线传感器网络操作系统中可以同时针对周期性任务和非周期性任务进行抢占式调度操作的EF-RM调度策略。在无线传感器节点上执行的任务负载较重的情况下,该调度策略可以保证重要任务的优先执行,此外当无线传感器节点空闲时,通过将节点带入睡眠状态,实现无线传感器节点的节能。所提出的任务调度策略在TinyOS上进行实现,并通过实验测试得出,在总能耗代价增加较少的情况下可以有效地提高系统在较重负载情况下的响应性能。     

医院无线网络信息节点安全性度量方法研究

为了提高医院无线网络信息节点安全性,确保医院无线网络通信的畅通,提出一种基于传感器量化融合跟踪检测的医院无线网络信息节点安全性度量方法。构建医院无线网络信息节点的自适应转发控制模型,采用节点剩余能量融合识别方法进行节点的自适应调度,在物联网环境下实现医院无线网络信息节点的优化定位部署,构建节点的路由探测协议,利用医院无线网络信息节点自身的存活度进行无线传感网络模式下的节点转发链路均衡处理,采用传感器量化融合跟踪测试方法实现医院无线网络信息节点的安全性度量。仿真测试结果表明,采用该方法进行医院无线网络信息节点安全性度量的准确性较高,节点的能量开销较小,提高了节点数据转发的准确率。     

无线传感器网络中的调度算法研究

无线传感器网络调度算法通过合理分配节点数据采集和传输的时间,使其在不需要工作时转入低功耗的休眠模式,在满足应用要求服务质量的前提下,高效利用节点能量,达到延长网络生存期的目的.本文介绍了无线传感器网络调度算法的性能评价标准和分类方法,着重讨论了一些典型的调度算法,最后进行了各种算法的比较性总结,并指出了一些亟待解决的问题.     

基于WSNs的部分覆盖应用的节点唤醒机制

无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks)已广泛应用于各类领域.然而,由于能量有限,提高传感节点能效是一项挑战工作.休眠调度策略是保存能量、延长网络寿命的有效策略.此外,多数WSNs应用并不要求100％的覆盖.为此,提出面向部分覆盖应用的节点唤醒机制,且标记为PCLA.PCLA机制引用学习自动机去合理地唤醒节点,而其他节点休眠,进而延长网络寿命.首先,唤醒部分节点构成主干网,然后,再利用这些节点的邻居去满足网络覆盖要求.实验数据表明,与同类机制相比,提出的PCLA机制能够有效地满足部分覆盖要求,并且在活动节点数和网络寿命方面也具有较好的性能.     

无线传感器网络节点调度优化分簇算法研究*

节点调度优化分族算法根据网络节点部署的特点,在不影响网络服务质量的情况下,通过冗余节点调度优化分族的方法能有效减少网络中工作节点的数量,从而节约网络平均每一轮的网络能耗.仿真结果表明,与未考虑冗余节点状态调度的算法相比,节点调度优化分簇算法有效提高了网络能量利用率,延长了网络寿命.     

无线传感器网络密度控制研究

无线传感器网络节点能量受限,部署环境恶劣、复杂。在监测区域内部署大量节点,通过节点之间的状态轮换与合作策略延长网络寿命是非常重要的方法。本文论述了设计密度控制算法状态转移条件需要解决的两个基本问题：区域覆盖问题和节点连通性优化问题,并分别以ILP的形式给出了一个集中式算法解决方案。通过节点的覆盖效用范围与连通性效用范围的几何分析,提出了传感器网络密度控制算法中解决两个基本问题的一致性策略。     

基于测距的无线传感器网络均衡式招募调度算法

节点调度是均衡无线传感器网络能量有效方法之一．分析基于测距的睡眠调度算法（RBSS）发现其招募节点能耗过大,造成其过早死亡,影响网络的生命周期．针对这个问题,本文在正六边形覆盖模型的基础上,基于能量均衡思想,提出基于测距的均衡式招募调度算法（RBDRS）．RBDRS算法将协作节点招募的任务转移到新招募的协作节点上,均衡网络能耗．招募节点通过测距招募距其最远的邻居节点作为协作节点,协作节点再依次为招募节点招募新的协作节点,直至无法招募到新的协作节点．仿真实验结果表明,与RBSS算法相比,在不增加额外开销的条件下,RBDRS算法能够有效减少工作节点数目,提高网络覆盖率,均衡网络能耗,延长网络生命周期.     

能量有效的无线传感器网络动态任务调度算法

为减少无线传感器网络任务调度的能量消耗,平衡网络负载,提出能量最小化的动态任务调度算法。在感知动态环境的基础上,将传感器网络节点的覆盖率、可调度性等作为该问题的约束条件。将改进后的蚁群算法应用于任务调度算法中,通过迭代得到最优分配方案,引入信息熵提升剩余能量充沛的节点执行任务的几率。仿真结果表明,该算法在降低任务分配的执行时间、能量消耗量及优化网络负载平衡方面取得了较好的效果。     

一种太阳能传感器网络的自适应休眠调度算法

通过从外界获取太阳能,传感器网络节点的能量限制得到缓解。提出一种太阳能传感器网络的自适应休眠调度算法。当观测场景从区域观测到目标跟踪转变时,节点自适应地转换活跃和休眠状态,同时剩余能量低于能量阈值的休眠节点从外界获取太阳能。与不考虑太阳能获取的休眠调度算法相比,提出的算法延长了网络生命周期。