一种自适应的无线传感网媒体接入控制协议

为了提升无线传感器网络在动态负载下的性能,提出了一种双阈值流量自适应的异步媒体接入控制(AX MAC)协议.该协议基于前导序列侦听技术,在发送频闪前导序列过程中插入握手机制,使得平均前导序列长度缩短为节点侦听间隔的1/2;同时提出一种双阈值的网络流量判决机制,使得节点能够自适应调整其侦听间隔.建立了基于Markov链的协议模型,并分析了协议阈值对节点调节侦听间隔的影响.仿真结果表明,AX MAC能够显著地减小动态负载下的网络延时;通过选择合适的阈值,能够达到较好的能耗和延时平衡.
     

一种基于跨层优化的低延迟无线传感器网络DE2协议

是无线传感器网络MAC协议中比较具有代表性的一种协议，针对S-MAC协议的周期性侦听和休眠机制造成网络中业务延迟较大的缺点，提出了一种基于跨层优化的低延迟无线传感器网络MAC协议(CAL-MAC)。CAL-MAC协议在S-MAC基础上，采用了具有跨层优化思想的自适应侦听机制$该自适应侦听机制中，节点根据路径信息来决定是否进行自适应侦听。通过数值分析,CAL-MAC在保证能量有效性的同时降低了延迟。     

基于异步MAC协议的WSN节点通信能耗模型的研究及应用

为进一步减小采用B-MAC协议无线传感器节点的能量消耗,对无线通信模块接收、发送、监听、休眠的电流消耗和时间特性进行了实验测试. 并根据异步MAC协议的特点,将网络负载参数进一步细分,引入节点发送间隔、接收间隔、每次发送字节数、每次接收字节数这4个参量,同时考虑节点接收信号时所处状态的概率建立通信能耗模型,并给出能耗模型的最优解析解,使得能耗参数在不同网络负载和收发间隔下达到最优. 实验结果表明,采用能量最优参数的B-MAC协议比普通B-MAC协议的能量消耗更少,明显减少了WSN节点在通信过程中能量的消耗,延长了节点的工作寿命.      

无线网络中基于信道速率和传输功率的MAC性能优化

目前多种无线传输标准均支持多速率的数据传送,通过对信道状况的估算设置合适的数据传输速率,有利于网络性能的优化。同时,调整无线网络中节点的发射功率可以间接改变物理载波侦听范围,从而提高网络的空间复用。本文提出了一种基于信道速率和传输功率自适应调整的PRA算法（Power and Rate Adaptation）,该算法的基本思想是发送节点根据通信距离保守计算起始速率,并根据成功和失败的状况调整传输速率和发送功率,从而有效改善介质访问控制协议的性能。仿真结果表明,该机制可以使节点在通信过程中自动调整到较高的信道速率和合适的发送功率范围,提高了网络吞吐量,降低了功耗,同时改善了公平性。     

无线传感器网络中节省能量的地理路由

针对高动态无线传感器网络中路由信息不易保持,以及传感器节点能量受限的问题,提出了一种不保存网络拓扑结构并节省能量的地理路由算法。每个节点发送数据前发送本节点的位置信息,邻居节点根据该位置信息和基站的位置、发送接收数据消耗的电路能量和传播损耗,计算虚拟中继节点的位置。邻居节点根据本节点、目的节点以及虚拟中继节点的位置决定是否参与竞争,成为中继节点。仿真结果表明,该分布式算法比BLR算法节省能量,并具有更低的丢包率,更适于拓扑快速变化的无线网络。     

无线传感器网络中的能量有效空时分集算法

为了有效利用协作分集和选择分集提高无线传感器网络的能量效率,通过结合空时编码和选择合适的发射、接收协作节点,提出了适合大量节点协作的节点选择空时编码算法。通过分析总能量消耗中发射能量消耗和电路能量消耗与发送距离之间的关系,提出了继承多种分集算法优点并适用于网络拓扑动态变化的广义节点选择算法。仿真表明,提出的两种空时分集算法能够有效地提高无线传感器网络的能量效率,从而延长无线传感器网络的寿命。     

基于复杂网络的多级混沌保密通信系统的研究

基于Lyapunov稳定性理论,研究了全局耦合网络的渐近同步,提出了一种全局混沌同步方案,并将其应用于保密通信.提出了一种复杂网络中多个节点之间进行多次加密的保密通信方法,在发送端,有用信号首先与混沌信号进行合成,然后将合成的混沌信号作用于另一个节点进行2次加密;在接收端,发送系统与接收系统同步以后,信道中传输的信号经2级解调后恢复出原有用信号.最后以Lorenz系统为节点进行数值仿真,验证了结论的可靠性.     

无线传感器网络中能量均衡参数可控覆盖算法

针对目标节点进行k度覆盖的过程中会出现大量数据冗余迫使网络出现拥塞并导致网络通信能力和覆盖能力降低、网络能量快速消耗等问题,提出了一种能量均衡参数可控的覆盖算法(energy balance parameters-controlled coverage,EBPCC)。该算法利用节点之间的位置关系构造出覆盖网络模型,通过分析网络模型给出监测区域内节点覆盖期望值及对整个监测区域覆盖所需最少节点数的求解过程;在能耗方面给出了工作节点和邻居节点之间的能量转换函数比例关系,利用函数比例关系完成低能量节点的调度,进而达到全网能量平衡。实验结果表明:该算法不仅可以提高网络覆盖质量,还可以有效抑制网络节点能量快速消耗,在相同的监测环境下,该算法的网络生存周期比能量有效的目标覆盖ETCA算法延长了12.91%,覆盖率比事件概率驱动机制EPDM算法提高了7.06%。     

无线多跳网中具有网络编码意识的机会路由协议

针对现有COPE协议消极编码的问题,提出一种具有网络编码意识的机会路由协议NCAOR。该协议兼取机会路由和网络编码的优势实现高效地报文投递。在每一跳转发时,节点均选取多个冗余邻居节点构成机会节点集协助数据发送。收到报文后,机会节点利用局部拓扑知识和侦听的邻居报文接收信息判断转发报文的网络编码机会,并通过综合路径距离和编码收益的效用函数评估报文转发效能,智能设置转发响应时间。仿真结果表明,该协议相对采用最短路径路由的COPE方案具有网络吞吐量大、能耗低和节点编码机会更多的优点。     

基于动态搜索区域的无线传感器网络小世界特性构建方案

为了减少无线传感器网络节点的能量消耗,以延长无线传感器网络的寿命,首先研究了如何通过在无线传感器网络中构建小世界特性以延长其网络寿命,并着重分析了DAS(directedangulation tow ards the sink)方案.然后针对DAS方案中临近sink节点区域内的节点能量过快消耗的问题,提出了一种在无线传感器网络中构建小世界特性的新方案——菱形区域方案.该方案根据sensor节点到sink节点距离的大小,动态地改变菱形捷径端点搜索区域的大小,达到构建小世界特性并增强网络抗毁性的目的.理论证明了菱形区域方案在一定条件下较DAS方案既节省能量又能延长网络的寿命.