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.     

基于ODER的节能无线传感器网络覆盖控制

针对无线传感器网络(WSN)覆盖协议设计中的网络存在冗余节点以及在能耗、计算方面复杂程度较高等的问题,将分组思想引入到节能覆盖研究中,在ODER覆盖协议的基础上,提出一种权衡网络覆盖率和计算能耗的折中方案EB-ODER.利用HEED思想对传感器节点进行预处理,选取能量以及位置较优的节点进行覆盖节点的竞争,解决了ODER...     

ZigBee无线传感器网络节点的低功耗设计

基于ZigBee技术的无线传感器网络中由于网络节点能量有限,如何最大限度地利用有限能量是关键.分析了无线传感器网络节点各部分的能耗情况,提出了无线传感器从节点硬件结构和通信两方面来降低网络系统能耗,达到延长网络生命周期的目的.     

无线传感器网络的能耗均衡性能与寿命分析

为了改善网络的能耗均衡性能和延长网络的稳态寿命,在最小代价路由协议的基础上,对无线传感器网络的数据流量分布、能耗均衡性能和寿命等进行建模分析。首先确立研究的能耗模型和网络模型,采用网络寿命方程及其寿命终止条件的方法,对网络节点的能耗期望、流量、能耗均衡性能、寿命等进行推导和分析,以动态监测和发现区域中导致网络能量空洞的热点关键节点,为无线传感器网络的能耗均衡策略和路由优化机制提供一种新的识别可时变性强和能耗率高的热点节点,以及评价分析网络能耗均衡性能与寿命的方法。仿真结果表明,该方法可以实现网络能耗、数据流量、能耗均衡和网络寿命的准确评估。     

基于GSM的室内无线传感器网络簇头节点

为了实现温室环境信息低功耗、低时延高效无线检测与控制,构建了三层次室内无线传感器网络系统,研制了在网络系统中较关键的具有远程和短距离无线通信功能的网络簇头节点.采用短距离无线通信CC2430模块和全球移动通信系统(GSM)GPRS模块设计网络簇头节点,并利用GSM网络内嵌的TCP/IP协议,设计基于Zigbee技术的无线收发功能程序和GSM网络传输控制功能程序.网络系统试运行表明,网络管理计算机可以随时获取被监测的温室温度等环境信息,与一般无线传感器网络相比,信息传输能耗低、时延小响应快,实现了无线传感器节点和远程管理计算机之间的信息高效无线传输.     

无线传感器/执行器网络SA协作分簇算法

针对现有分簇算法大多没有考虑监控区域内事件发生频率和执行任务能耗的因素,导致无法适应无线传感器/执行器网络的特点,提出一种基于SA协作模型的分簇算法（CASA）.算法从全网的能耗和时延影响的角度,建立基于SA协作的能耗模型,综合考虑时延和连通度等约束条件,以网络能量优化为目标,构造非线性优化函数,利用KKT条件求解网络理想执行器节点个数和传感器节点传输半径等网络分簇所需参数,并在此基础上完成节点的部署和成簇.该算法通信开销较小,网络平均时延和能耗等仿真结果表明：相比典型算法,能够在满足一定连通度的前提下,优化网络部署,增强网络实时性和能量均衡性.     

无线传感器网络能量模型

随机抛洒的无线传感器节点形成何种逻辑拓扑结构将直接影响高层通信协议和网络运行能耗,而合理使用有限能量资源是无线传感器网络研究的核心问题.基于传感器节点工作能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立传感器节点能量模型和网络传输模式模型,对单跳传输和多跳传输两种方式下的网络总能耗和单节点能耗进行理论计算,并分析不同网络拓扑结构对网络能耗和网络运行的影响.通过理论计算推导出不同网络拓扑结构和传输模式下无线传感器网络总能量消耗公式和网络能耗分布规律,为设计能量有效的无线传感器网络拓扑结构提供指导,为实现无线传感器服务质量体系下的高层通信协议提供理论基础.     

无线传感器骨干网络路由算法

针对当前无线传感器骨干网络路由算法无法平衡能耗和数据传输之间的矛盾, 导致无线传感器骨干网络路由的数据传输时延较大, 无线传感器网络吞吐量较小的不足, 以提高无线传感器网络整体性能为目标, 设计一种新的无线传感器骨干网络路由算法. 首先分析无线传感器网络的工作原理, 并建立相应的路由模型; 然后引入机器学习算法对无线传感器骨干网络路由中的无线传感器节点能量进行实 时预测, 选择能量大的无线传感器节点进行数据传输, 构建能量消耗最小的无线传感器骨干网络路由; 最后与其他无线传感器骨干网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 该算法的无线传感器骨干网络路由能耗较小, 无线传感器网络数据传输可靠性高, 加快了无线 传感器网络数据传输速度, 无线传感器骨干网络路由整体性能明显优于其他对比算法.     

基于模糊算法和最短路径的LEACH改进协议

无线传感器网络是由部署在监测区域的大量传感器节点通过无线通信形成的自组织网络系统,传感器节点存在着电源能量、计算和通信能力有限等制约因素.为了均衡无线传感器网络中节点能量的消耗,延长无线传感器网络的工作寿命,提出一种基于模糊算法和最短路径的LEACH改进协议ILAFASP.该协议簇头选举时,采用模糊算法考虑相对节点剩余能量、相对集中度、相对节点度计算出每个节点的优先度,根据优先度选举簇头;在数据传送阶段,在源节点和基站之间建立最短多跳数据传输路径,减少簇头数据传输的能耗.仿真表明,该协议能够均衡节点能量的消耗,延长整个网络的工作寿命.     

基于LoRa的低功耗温度采集传感器系统设计

针对工业高炉冷却水温监测长期运行、维护成本高问题,设计一种基于LoRa(Long Range)的远距离低功耗无线传感器网络系统;系统搭建基于LoRa通信水温采集终端的模块能耗计算模型,通过对计算模型分析,提出了一种基于LoRa协议层的时钟同步协议和时分多址联合优化的无线通信策略;该策略利用LoRa通信技术完成信息交互,实现网关与终端节点的高精度时钟同步;网关完成可对无线资源调度,动态分配终端节点的时隙资源,以实现数据周期性上传,降低数据传输碰撞的概率,并优化无线资源的使用效率;实验表明,该通信策略与ALOHA通信协议相比,显著提高了通信的投递率和能源效率,进一步提高了LoRa在网络中的性能,所提出的联合优化的无线通信策略是有效的。     

带非均匀节点分布无线传感器网络的高效节能数据存储

现有大部分无线传感器网络的分布式数据存储方法都依赖于传感器节点定位系统,这会导致节点消耗大量的能量,而且这些方法主要是针对均匀分布的无线传感器网络的,并不适用于非均匀节点分布的传感网络。为了解决这个问题,提出一种非均匀节点分布传感网络的大数据路由存储算法,其目的在于减少传感器节点的实际分布和地址。为了进一步节省数据存储空间和能量消耗,将布隆过滤器(Bloom filter)集成到节点上,从而进一步减少数据丢失和网络能量消耗。文中算法提供了高效的搜索服务,使数据在网络内的存储分布和路由能量消耗更加均匀,进而提高了网络的生存时间。文中算法在容错情况下通过减少冗余数据来提供高效节能的存储,并进一步减少数据的路由开销和存储空间的浪费。     

基于节点流量的低能耗无线传感器网络MAC协议

根据传感器节点的生存时间取决于节点能量消耗的特点,设计了节能的MAC协议.提出了一种基于节点流量的低能耗无线传感器网络MAC协议TBEE-MAC(traffic-based energy efficient MAC).在TBEE-MAC中,节点采用周期性休眠机制来节省能量,提出了活动时间结构和基于节点流量的同步调度方式,在时间误差允许的范围内,调整了同步调度周期,减少了能量消耗.仿真显示,TBEE-MAC在提供低延时性能的基础上,能量有效性相对于S-MAC协议有很大提高.     

综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法

针对目前无线传感器网络分簇算法的能耗不均衡、网络生命周期短等问题,设计一种综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法.首先根据传感器节点与基站节点间的距离,将节点合理划分到相应的簇中;然后引入负载均衡因子,建立无线传感器网络的数据聚合路由,节约数据传输能量;最后采用MATLAB2014工具箱进行性能分析.结果表明,该算法的节点能量利用率较高,能保持传感器节点能量消耗的均衡,且网络生存时间较长.     

Energy balance routing protocol for wireless sensor networks based on fuzzy next-hop selection

The implementation of energy balanced routing is an effective way to prolong the lifetime of wireless sensor networks (WSNs). To balance energy consumption, fuzzy next-hop selecting strategy was designed: nodes of different gradients are fuzzily classified into relevant levels; each level has a chance to provide a node with maximum residual energy as the next-hop. Based on the above strategy and directed diffusion (DD), fuzzy next-hop selection based energy balance (FNSEB) routing protocol was proposed. The simulation results showed that FNSEB utilized the limited energy more thoroughly and rationally, decreased the average energy consumption and prolonged the lifetime of WSNs.      

Exploration of energy conservation MAC protocol of WSNs for ubiquitous environment

According to analyze the facade phenomenon of wire-less sensor networks（WSNs）,this paper proposes a feasible method to state clearly and improve the power control efficiency of wire-less sensor networks（WSNs）. One of the crucial problems for WSNs is the design of medium access control （MAC） protocol. Our method want to adjust the activities of the MAC protocols control to achieve the enery conservation when the wireless communication module of sensor nodes is running, which is the major consumer of energy consumed by sensors energy. The energy efficiency of MAC protocol makes a strong impact on the network performance. To some extent,our research work describes and analyze the sources of energy consumption in MAC layer and simultaneously present an optimal method for the design of MAC protocol. Then we discusses some factors impacting on the performance of MAC protocol and metrics of performance evaluation. Eventually, the coming research direction is summarized.     

WSANs中一种基于能耗自适应的多反应节点的选择算法

为减少无线传感器反应网络(WSANs)中传感节点和反应节点间数据包的传输距离及传输能耗,在分析了传感节点与多个反应节点共存模型的基础上,提出了一种分布式的跳数有限且能耗自适应的多反应节点选择算法,并给出了相应的最优解决方案的整数线性规划(ILP)描述.该算法在修改了贪婪转发路由算法的基础上,通过限定传感节点到反应节点的跳数以及重新计算从每个用于数据转发的传感节点到每个反应节点的能耗,来达到保证实时收集数据条件下降低网络总能耗及数据传输总距离的目的.仿真实验表明,该算法能够有效地实现数据收集的实时性与网络总能耗之间的平衡.图3,参8.     

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.     

线型无线传感网低能耗协议设计和分析

为了可靠监控长输管道阴极保护设备的状态,基于线型无线传感器网络建立了远程辅助监控系统,并提出了适合线型无线传感网的低能耗、高可靠协议组.协议组包括数据上行时采用的分簇融合链式多跳协议(CMCH),以及数据下行或报警发布时采用的单步唤醒泛洪协议(SRWF).CMCH协议基于线型无线传感网的能耗特征,在可靠传输的同时控制功率、融合数据以实现节能;SRWF协议在不同频段上利用射频唤醒机制依次启动相关睡眠节点完成信息转发,保证控制或报警信息发布的实时性.在OMNet++仿真平台上模拟了CMCH协议,并且监控系统已部署在某石油长输管道运行了2个月.结果表明,协议关键参数的选择对低能耗实现有重要影响;现场运行的传输可靠性达到了99％;无线传感网节点簇能量消耗相对均衡.     

混合MAC协议和流量分化QoS的WSN智能算法

针对无线传感器网络(WSNs)中负载很大的情况下网络能量效率较低的问题,提出了一种基于MAC协议混合流量分化QoS的WSN智能算法。为关键或时延敏感的数据包缩减了时延。首先,通过使用智能CSMA和TDMA加强方法充分利用信道;然后,同时使用广播调度和链路调度,根据网络负载动态地从广播调度切换至链路调度从而获得最佳效率;最后,利用分散处理方法完成调度,即节点在本地使用时钟算法找到时隙,并为之分配。仿真实验验证了所提算法的理论思路及高效率,结果表明,适当的变化发射功率方式降低了能量消耗,并行发射的使用进一步降低了时延。     

基于RSS的WSN多目标定位压缩感知算法优化

提出了一种将压缩感知算法应用于WSN多目标定位的系统框架,采用残差最优匹配的方法对压缩感知重构算法进行了改进,提高了定位精度,提出了根据重构结果判断定位是否成功的算法框架,该框架能更大程度的减少需要网络通信的数据量,并改变了当前的压缩感知重构算法的结果评价对稀疏度K的依赖。本算法适用于通信条件恶劣的WSN场景,仿真结果显示了本算法应用于WSN多目标定位的性能优于BP、CosAMP、GMP算法。