能量有效的无线传感器网络节点调度算法

针对传感器节点随机部署的无线传感器网络中存在大量冗余节点而导致大量节点能量浪费这一问题,提出了一种分布式的能量有效的冗余节点调度算法(ERSS算法).为了最大程度地节约能量,延长网络寿命,该算法使网络中的节点自主地判定自身是否为冗余节点.网络中只有必要数目的节点保持活跃状态来保证网络的完全覆盖,而冗余节点转为休眠状态来节约能量.文中给出了冗余节点判别规则、计算模型及判定流程.仿真结果表明了所提出算法比现有算法在节约网络能量及延长网络寿命上的优越性.     

无线传感器网络节点自调度冗余覆盖算法

对于能量受限的无线传感器网络,延长网络存活的时间很关键。针对这个问题,提出了一种基于能量均衡的传感器节点自调度冗余覆盖协议（SRCP）,通过仿真实验对该算法的有关性能进行了评价,性能评价表明：这种算法能有效使用节点能力,延长网络存活时间。     

蚁群算法在无线传感器网络中的应用研究

使用无线传感器节点有限的能量保证网络的寿命是无线传感器网络研究的重要问题,网络能量是否均衡消耗对网络寿命有着决定性的影响.为了促使网络节点能量消耗相对均衡,将蚁群优化算法应用于无线传感器网络的路径选择,提出一种蚁群优化的无线传感器网络能量均衡路由算法.利用蚁群的自组织、自适应和动态寻优能力,通过蚂蚁并行地寻找从源节点到达目的节点的最优路径,使网络最优路径和能量均衡消耗之间进行平衡,以达到网络能量的优化均衡消耗,进而延长整个网络的寿命.进行了仿真实验,实验结果表明,与经典路由定向扩散算法相比,算法能有效地均衡网络节点的能量消耗为设计提供了有效的方法.     

无线传感器网络最小覆盖能量优化算法

在无线传感器网络中,位于基站周围的节点由于负责所有探测数据的转发任务而能量消耗水平较高。为了均衡基站周围节点的能量消耗,提出一种合理有效的节点轮换休眠机制。使得网络中大量冗余节点处于休眠状态,从而减少基站周围重要节点的负载。基于这种想法提出了冗余节点判定定理,基于Voronoi图寻找最大可休眠节点集,设计了最小连通覆盖算法（FBSW）寻找网络中可休眠的冗余节点,有效地延长网络的生命周期。仿真结果证明,该算法的运行复杂度优于贪婪算法,由于冗余节点轮换休眠,整个网络的能量节约了20.01%以上。     

WSN中基于能量的分布式覆盖控制算法

针对无线传感器网络中节点密度过大、节点剩余能量不均等问题,设计一种基于节点剩余能量的分布式覆盖控制算法,基于概率覆盖模型,按目标区域内节点剩余能量从小到大的顺序,依次通过计算各个节点的区域覆盖概率判定其冗余性,并使冗余节点转入休眠状态。仿真结果表明,该算法能有效降低网络中节点冗余度,延长网络生存时间。     

基于改进蚁群优化算法的无线传感器网络路由研究

无线传感器网络为能量受限系统,为了促使网络节点能量消耗相对均衡,将蚁群优化(ACO)算法应用于无线传感器网络的路由选择,提出一种基于能量均衡的无线传感器网络路由算法。该算法将节点能量作为转移概率规则启发因子,通过计算转移概率和适应度值找到最优路径。仿真结果表明:该算法可以显著减低网络总能耗,从而延长无线传感器网络的生命周期。     

基于能耗均衡的WSN连通覆盖集构建算法

为提高无线传感器网络的能量利用率,提出一种基于能耗均衡的连通覆盖集构建算法EBACCS。该算法以概率覆盖模型为基础,采用Voronoi图划分目标区域,获得网络冗余节点,根据能量权值函数,从冗余节点中选出必要的连接节点建立一个优化的连通覆盖集。理论分析和仿真实验结果表明,EBACCS能够保证网络的连通性与覆盖性,均衡节点能耗,延长网络寿命。     

一种无线传感器网络冗余节点状态调度方法

覆盖质量与能量均衡是制约无线传感器网络规模与生存时间的重要因素.针对大规模无线传感器网络中,如何满足一定覆盖率条件的同时,延长网络生存时间这一问题,在LDAS基础上引入基于容忍覆盖区域的感知模型,提出了一种冗余节点的状态调度方法.该方法加入基于剩余能量的冗余判别因素,并通过预休眠节点选举机制,避免了相邻节点同时休眠或工作的情况发生,提高了覆盖效率.仿真实验证明了本方法的有效性,该方法在覆盖质量和能量均衡方面都有较好的表现.     

无线传感器网络分簇算法的仿真研究

针对无线传感器网络分簇中节点负载不均衡的间题,提出了一种基于免疫记忆粒子群优化算法的分簇算法.算法对能力异构环境下的无线传感器网络的适应性和扩展性较好,且节能高效,实现简单.该算法在每轮运算过程中,利用节点负载能力预评估因子和节点能量预评估因子对无线传感器网络进行区域分割,获得能量均衡及负载能力均衡的分区,并在分区中通过免疫记忆粒子群算法选取簇头,使簇头具有高能量、负载能力强的优点.仿真结果表明,算法不仅在能量有效性、负载均衡性方面有良好的效果,而且延长网络生命周期和缩短建簇时间.因此,该算法在解决无线传感器网络节点不均衡问题上具有一定的实用性.     

无线传感器网络中能量有效的加权分簇算法

针对无线传感器网络中节点受到能量和带宽等资源严格制约的问题,通过分簇可以使网络中节点能量负载均衡,从而延长网络的生存周期.从能量和节点度的角度出发,分析了无线传感器网络中现有的一些分簇算法提出,了一种新的适合于无线传感器网络的能量有效的加权分簇算法,通过仿真和分析得出,该算法是一种有效的分簇算法.     

WSN中基于能量均衡的优化覆盖算法

针对无线传感器网络中覆盖保持的节点调度算法存在的利用率低、能量不均衡问题,提出一种改进的算法,将网络节点划分为若干个相异的节点集合,根据集合平均能量设置一个权值,通过权值大小选取合适的节点集合进行工作,从而均衡节点能量、延长网络的生命期。通过模拟仿真实验证明了算法的有效性。     

无线传感器网络中的覆盖优化算法研究

针对无线传感器网络中经典的覆盖保持节点调度算法（CPNSS）查找冗余节点效率不高的问题,考虑实际传感器网络中节点感应半径不相同的情况,提出一种推广的高效覆盖优化算法（GECPNSS）。建立扩展节点网络模型,分析多种节点位置关系,对中心角计算法进行扩展改进,并从活动节点数、平均覆盖度方面比较算法的性能。仿真实验结果表明,在保持初始覆盖的前提下,GECPNSS能更有效地提高冗余节点判定效率、扩展算法适应面。     

高效节能的WSN非均匀分簇节点调度算法研究

针对目前无线传感器网络分簇算法中存在的节点能量消耗不均衡,大量节点工作导致信息冗余和能量浪费等问题,提出一种高效节能的WSN非均匀分簇节点调度算法EEBUC（Energy-Efficient and Balanced Unequal Clustering Nodes Scheduling）。该算法在簇的形成阶段,考虑候选簇首离汇聚点的距离、所在区域的节点密度和节点能量形成非均匀的竞争范围,构造大小不等的簇,平衡簇内和簇间的通信能耗;同时结合调度簇内冗余节点方法,减少网络中每轮工作节点数量,提高网络能量利用率。利用OMNET++仿真软件进行仿真,实验结果表明,EEBUC算法能有效节约网络能量,均衡节点能耗,比LEACH 协议和EEUC协议分别延长网络寿命203%和50%。     

无线传感器网络中基于能量效率的分布式MAC协议

针对无线传感器网络中能量效率与频谱资源利用率的问题,提出了一种分布式媒介接入控制(MAC)算法。通过分析基于节约能量消耗的SMAC(Sensor-MAC)协议,结合现有的一些协议的改进方法,利用功率控制技术有效降低了更多的能量消耗。同时通过选择与维护邻居调度表的方式,提升了网络的有效链接并降低了碰撞率。节点采用在侦听与睡眠之间相互切换,在侦听期间以最优发送功率发送控制与数据信息,降低了干扰范围。数值计算与实验仿真结果显示,算法可以有效地改善网络性能,节省网络能量消耗,提升网络的有效吞吐量。     

FlexiTP: A Flexible-Schedule-Based TDMA Protocol for Fault-Tolerant and Energy-Efficient Wireless Sensor Networks

FlexiTP is a novel TDMA protocol that offers a synchronized and loose slot structure. Nodes in the network can build, modify, or extend their scheduled number of slots during execution, based on their local information. Nodes wake up for their scheduled slots; otherwise, they switch into power-saving sleep mode. This flexible schedule allows FlexiTP to be strongly fault tolerant and highly energy efficient. FlexiTP is scalable for a large number of nodes because its depth-first-search schedule minimizes buffering, and it allows communication slots to be reused by nodes outside each other's interference range. Hence, the overall scheme of FlexiTP provides end-to-end guarantees on data delivery (throughput, fair access, and robust self-healing) while also respecting the severe energy and memory constraints of wireless sensor networks. Simulations in ns-2 show that FlexiTP ensures energy efficiency and is robust to network dynamics (faults such as dropped packets and nodes joining or leaving the network) under various network configurations (network topology and network density), providing an efficient solution for data-gathering applications. Furthermore, under high contention, FlexiTP outperforms 2-MAC in terms of energy efficiency and network performance.     

TAP: Traffic-aware topology control in on-demand ad hoc networks

Energy efficiency is crucial to achieve satisfactory network lifetime in ad hoc networks. In order to reduce the energy consumption significantly, a node needs to turn off its transceiver. Many existing energy-saving algorithms are based on constructing a simplified routing backbone for global connectivity. In this paper some problems involved with node sleep in on-demand ad hoc networks are addressed firstly. Then we propose a distributed, cross-layer Traffic-Aware Participation (TAP) algorithm, where nodes make decisions on whether to sleep or not based on both the traffic pattern and local connectivity. Nodes get dynamic traffic characteristics as well as active neighbors within two hops via routing control and data packets periodically. We further present a lightweight algorithm to avoid network partition resulted from node sleeping. Simulation results show that, compared to current sleep-based topology control algorithms, TAP achieves better network service quality and lower delay while allowing comparable energy conservation.     

基于环的节点非均匀分布分簇算法

针对无线传感器网络（WSN）中基于环的节点非均匀分布网络模型下的能量空洞问题,提出了一种基于环的节点非均匀分布分簇算法（RCANND）。该算法在节点非均匀分布的网络模型下,通过每环的能耗最小化,计算每一环的最优簇首数;通过节点剩余能量、距基站距离以及与邻居节点的平均距离计算簇首选择度。在簇内以簇首选择度序列表进行簇首轮转,降低分簇次数,提高网络能量的利用效率。对提出的算法进行仿真对比实验,仿真结果表明,相同半径、不同分布模型下节点的平均能耗波动很小;相同分布模型、不同半径下节点的平均能耗波动也不明显。以网络中50%节点存活作为网络生命周期,在节点非均匀分布情况下,所提算法的网络生命周期比混合能量高效分布式不等分簇算法（UHEED）和轮转的混合能量高效分布式不等分簇算法（RUHEED）分别提高约18.1%和11.5%;在节点均匀分布模型下,所提算法的网络生命周期比基于分环的能量高效无线传感器网络分簇路由（RECR）协议提高约6.4%。所提算法有效均衡了不同分布模型下的能耗,有效延长了网络生命周期。     

随机异构传感器网络中基于虚拟节点的调度算法

针对随机异构传感器网络节点调度过程中覆盖率和能耗的平衡问题,论文面向具有随机异构属性的无线传感器网络,提出了一种基于虚拟节点的调度算法(SAVSH)。通过部署虚拟节点,与原网络拓扑共同构建Delaunary三角剖分,分配节点受力来源。利用三角形平衡点实现网络整体的覆盖优化;通过三角形关键点完成节点位置的精确定位;引入二进制编码,完成对越界关键点的识别,及其对边界节点的约束受力设计。仿真结果表明,SAVSH在稳定的短移动距离下,能够高效地提高异构网络的覆盖率,且与同类算法相比,SAVSH在收敛速度上表现出一定优势。     

一种高效的动态概率广播算法及其概率模型检测分析

在Ad Hoc网络中,广播有着相当广泛的应用,其算法的效率极大地影响着网络的性能.本文基于DP算法提出了BN-DP算法,考虑了节点分布、计数器值以及收发节点间距离对广播算法的影响,赋予处于接收边缘的节点更高的转发概率.然后使用概率模型检测工具PRISM,分析了计数器值和节点分布对BN-DP算法性能的影响.结果表明:在相同可达率的情况下,所提出的BN-DP算法与FP、DP算法相比,减少了转发分组的数量,提高了广播效率.     

节点能量敏感的容迟/容断网络概率路由算法

针对容迟/容断网络(DTN)中节点能量受限的问题,提出一种节点能量敏感的概率路由算法。该算法将网络中的节点划分能量状态,针对不同能量状态的节点采取有区别的消息转发机制和节能的缓存管理策略,实现消息交付率与网络能耗之间的平衡。仿真结果表明,与其他几种算法相比,该算法能够在低能耗的基础上提高消息交付率并降低网络开销,具有较长的网络寿命。