路径损耗信道无线传感器网络中FSK 和 PPM 的调制优化

在无线传感器网络技术研究中，如何节省电池的能量是一个关键问题.基于频移键控（FSK）和脉冲位置调制（PPM）两个正交节能调制方案的理想化和实际电池能耗，借助于理论分析和数值搜索方法，以实际电池能耗最小化为目标，文中对 FSK 和 PPM 方案的调制参数在无线路径损耗信道中进行了优化.结果表明，这两种正交调制方案有截然不同的优化特性，但参数优化后它们的整体节能性能都非常显著.     

无线传感器网络中FSK的电池能耗分析

基于无线传感器网络中周期性数据传输的通信任务,本文探讨采用FSK调制技术时两传感器节点之间通信链路上的电池能耗问题,针对不同的电池耗能模型、不同电路操作模式和不同传输信道情况下的电池能耗进行理论评估和数值仿真比较。结果表明,实际电池能耗总比理想化电池能耗要大;多模式比单模式电路操作节能;在相同的系统参数下,Rayleigh衰落信道环境中的能耗比路径损耗信道中的能耗大得多。     

基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法

针对无线传感器网络节能分簇路由通信时存在数据传输节点死亡数量较多、传输能耗输出较大的问题,提出一种基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法.首先构建网络通信能耗模型,以缩减能耗为目标结合差分蜂群算法及时优化网络节点分布;然后基于网络节点分布优化结果,制定异构无线传感器网络节能分簇方法,使用能量迭代选簇方法确定簇头,获取簇头半径完成异构无线传感器网络的通信节点节能分簇;最后设定通信簇头节点与基站之间的距离,确定节点通信时的路由等级,并结合多跳的路由通信方式,实现异构无线传感器网络的节能路由通信.实验结果表明,利用该方法进行网络节能分簇路由通信时,数据传输节点死亡数量最多为22个,节点传输最大能耗为21 nJ/bit,表明该方法节点通信节能效果较好.     

WSN中一种自适应协作MIMO传输方案!

针对能量受限的无线传感器网络,提出一种能量有效的自适应协作MIMO传输方案.该方案能够根据传输信息的无线信道环境和传输距离,依据总能耗最小化原则对收发端协作节点数目和调制方式进行联合优化选择,进而提高网络的能量效率.仿真结果表明:与现有的协作MIMO传输方案相比,该方案能进一步提高无线传感器网络的能量效率,在理论上具有一定的参考价值.     

基于混沌小生境狼群算法的高密度无线传感器网络高能效分簇方法

无线传感器网络节点能量通常由能量有限的电池供应,如何在对节点进行分簇的同时减小通信能耗是研究中的一个重要问题。提出了一种基于混沌小生境狼群算法的高密度无线传感器网络能量高效分簇方法,通过智能选取簇头位置来降低无线传感器网络的单轮通信能耗。在不同节点数和簇头比例的条件下,分别采用了粒子群算法、量子遗传算法、模拟退火算法和混沌小生境狼群算法进行了无线传感器网络分簇。仿真结果表明,基于混沌小生境狼群算法的无线传感器网络分簇能够有效降低无线传感器网络的整体单轮通信能耗和平均节点通信能耗,有效提升了能量利用效率。     

基于无线传感器网络的紧急节点群通道机制

针对应用于环境监控的无线传感器网络既要处理时间敏感的紧急事件又要延长网络寿命这一矛盾, 提出了一种基于无线传感器网络的紧急节点群通道机制,它使多个相邻的紧急节点组成紧急节点群并对其建立高速群通道,同时对通道外的节点休眠。通过NS2进行仿真验证,结果表明该方案具有延时低、节能的特点,在提供有效的通信能力的同时还达到了节能的目的,具有较重要的工程应用价值。     

一种层次型无线传感器网络安全认证方案

在阐述无线传感器网络及其安全问题的同时,重点对层次型无线传感器网络安全认证方案展开研究.先对无线传感器网络安全框架协议SPINS进行分析,指出其不足之处.为进一步提高网络安全性,借鉴网络安全技术(如IPSec,SET等)中综合采用对称密码技术和非对称密码技术的思想,将证书应用于传感器网络中.根据传感器节点低功耗的特点,对其证书结构进行重新设计,通过重构的证书实现了传感器节点的身份认证和数据源认证.理论分析和仿真实验结果表明,本方案与SPINS方案相比,虽然使网络性能有所降低,但使网络安全性能有很大提高,能够有效地解决层次型无线传感器网络安全认证问题.     

在中继选择系统中的发送功率和调制方式的联合优化方案

在传感器网络中,降低网络总功耗和延长网络寿命是网络设计和优化的重要要求.本文研究了采用机会性中继选择的解码前传系统,提出了一种能提高系统功率效率的中继选择、调制方式和发送功率的联合优化方案.该方案中,源节点和中继节点使用不同的发送功率.在给定误码率和系统参数的条件下,可以通过分布式的计算方法获得最优解.仿真结果表明所提方案能获得比协作MIMO系统更高的功率效率.     

一种无线传感器网络组播密钥管理方案

在无线传感器网络中,为了得到所监测区域的准确信息,保护节点间进行安全通信至关重要,因此,针对现存方案的不足,提出一种基于分组的密钥管理方案,节点部署后,实现了节点间通信密钥的建立,分析结果表明,该方案适用于大规模的无线传感器网络,在保证节点间安全通信的同时,提高了网络的连通性.     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由算法

分析了无线传感器网络的分簇路由算法,针对现有算法存在的热点问题,提出一种基于分簇思想的能量高效路由算法.采用簇首轮转及局部竞争优化节点簇内通信的能量消耗,采用粒子群优化算法均优化簇首节点的簇间通信负载和能量消耗,从而延长网络的生命期.仿真结果表明,该算法能够有效提高无线传感器网络生存期以及节点与网络的能量利用率.     

基于多信息素蚁群优化的WSN节能路由方案

针对当前无线传感器网络节能路由算法中出现的计算效率低和节能效果不佳等问题,本文提出一种基于多信息素蚁群优化的节能路由方案.该方案通过综合考虑节点剩余能量、相邻节点数和节点间距离等因素,在节点能量利用率较低的情况下,利用多信息素蚁群优化算法寻找传感器节点到基站的最佳路由,以经济的能耗将传感数据传输到基站.实验结果表明:与其他对比算法相比,本文提出的算法具有明显优势,能够有效实现节能路由开销,提高网络寿命的目标.     

用于无线传感器网络的节能路由模型与仿真

针对多跳无线传感器网络中传感器节点能耗不均衡的问题,本文提出了一种节能路由模型EER,并对模型进行了分析与仿真.EER在网络中动态划分节点簇,动态建立簇头节点到sink点的多跳路由,通过非线性算法控制节点簇的尺寸,采用局部信息汇聚与汇聚信息多跳传递相结合的方式向sink点传递数据,从而达到平衡节点能耗的目的.仿真结果表明,EER在建立无线传感器网络节点到sink点的节能路由、平衡无线传感器网络节点的能耗和延长整个网络生命期等方面,都有较好的性能.与LEACH相比,节点数量下降10%的时间延长了0.9倍.     

无线传感器网络覆盖优化策略

针对无线传感器网络节点覆盖容易出现空洞和盲区的问题,提出一种基于改进人工鱼群算法的无线传感器网络覆盖优化算法.首先构建网络节点的信任度模型,进行节点轮换调度修复路由,然后采用改进人工鱼群算法进行无线传感器网络节点的自适应定位寻优,以人工鱼群优化的节点分布模型重构无线传感器网络(WSN)节点覆盖连通图,实现优化网络覆盖.仿真实验结果表明,利用覆盖优化算法进行WSN网络节点设计,明显地改善了网络节点的覆盖质量,提高了无线传感器网络的安全性能.     

无线传感器网络应用于环境监测系统

无线传感器网络在环境监测中发挥着重要的作用,而无线传感器网络要求传感器节点体积小、功耗低、成本低和节能等特点,这要求传感器网络需要通过一些技术来实现这些特点。本文重点介绍了节点部署、能量管理、通信机制、远程任务控制和数据采样与收集几种关键技术。     

无线传感器网络WSN硬件设计

传感器网络节点作为一种微型化的嵌入式系统,构成了无线传感器网络的基础层支撑平台。因为无线传感器网络大部分是采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大,更换电池非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,从无线传感器网络节点的硬件设计到整个网络各层的协议设计都把节能作为设计的目标之一,尽可能延无线传感器网络的寿命。本文介绍了无线传感器网络的概念、特点以及无线传感器网络节点的组成,重点分析比较节点各组成单元各种常用芯片的特点,并且始终将低功耗作为比较的重要标准之一。     

基于网络编码的无线传感器网络功率管理

无线传感器网络中进行数据采集及其运算时均采用电池驱动,能耗便成了无线传感器网络设计时最应考虑的关键因素.采用网络编码时,中间节点发送的数据包是其接收信息的线性组合,传输一定大小数据包时最小化数据传输次数,传输次数越少,功率消耗也越少.分析了网络编码时无线传感器网络传输过程及其节能的原理,比较了是否采用网络编码的2种无线传感器网络传输方式的能效.结果表明,采用网络编码技术,可以有效地减少传输总功率,延长无线传感器网络的生存时间.     

基于节能的无线传感器网络LEACH协议改进

由于传感器节点电池电量有限,因此在无线传感器网络中如何节能是一个关键问题.对经典的LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议做出改进:提出了一种新型的簇首选择机制.算法通过综合考虑候选节点的剩余能量、地理位置等参数来优化簇首的选择,从而有效地降低了低能量与位置不佳的节点被选为簇首的可能性,进一步保证网络内节点能量负载的均衡性.仿真结果表明,新型的簇首选择机制能够有效平衡节点的能量消耗分布,延长节点与网络的寿命.     

基于多目标优化函数的无线传感器网络负载均衡路由协议

针对目前无线传感器网络路由协议在延长网络生存期和提高网络整体性能等方面存在的缺陷,以平衡网络中节点能量消耗、延长网络生存期为优化目标,提出了一种基于多目标优化函数路由协议. 该协议将节点可用能量、路由跳数和节点之间物理距离等参数引入到路由选择函数中,以实现最优路径的建立和对无线传感器网络性能的综合优化. NS2仿真结果表明,与传统的定向扩散协议相比,数据发送成功率提高了15. 3%,网络能量利用率提升了9. 7%,网络生存期延长约12%,在无线传感器网络中具有显著的优越性.     

基于Anycast的无线传感器网络多基站路由算法

提出了一种基于多基站的无线传感器网络Anycast路由算法,算法为网络中每个基站都建立一棵自己的Anycast树,网络中所有节点选择路径开销最小的邻居节点加入到对应基站的Anycast树中.该Anycast多基站路由算法可以根据不同的网络时延需求设置不同的权重参数来选择最优的路径,以达到实现不同时延要求无线传感器网络的应用.所有源节点采集的数据根据其加入的Anycast树的树状结构进行数据传输并送达基站.仿真实验表明:提出的Anycast路由算法在多基站的无线传感器网络中可以有效降低网络能耗和明显延长网络生命周期,较好地解决多基站的无线传感器网络架构通信模式问题.     

基于ZigBee技术的针织圆机工况监测系统的构建

监测方案基于无线传感器网络ZigBee技术来代替传统的有线网络来传输数据,实时监测每台圆机的生产状况.方案中无线网络由普通传感器节点、汇节点和网络协调器组成,负责针织圆机各种工况信息的采集和传输,本文还详细介绍了方案的网络结构、节点硬件设计和ZigBee模块的通信流程.