一种新颖的多信道多接口无线Mesh网络的接入调度算法

无线Mesh网络信道接入调度问题是指在一个调度周期内为网络中每个节点在信道上分配时隙,在该时隙上节点可以向邻居发送控制信息,问题的目标是最小化调度周期长度.提出采用饱和度(staturation degree)的方法来研究这个问题,与现有方法关键不同之处是,饱和度算法的每一步不是对节点本身,而是对节点的邻居依次分配时隙.在第一步完成对网络中邻居最多的节点的分配后,调度周期的长度已逼近理论下界,从而在随后分配过程中可充分实现时隙的空间复用.同时也提出了该算法的分布式实现,并对算法性能进行了理论分析.仿真实验结果表明,算法在各种情况下实验结果均非常接近理论的下限.     

防边界收缩的无线传感器网络节点轻量级调度算法

针对高密度部署的无线传感器网络边界节点邻居数量低于内部节点而导致休眠概率不均等进而边界收缩的问题,提出了一种轻量级调度算法.根据邻居表中节点的数量以及邻居节点的工作邻居数量判定节点是否处于网络边界,对于边界节点和内部节点采用不同的调度策略,并分别计算得出处于网络边界的节点被n个邻居完全覆盖的概率和边界节点被n个邻居覆盖的面积分数的范围.仿真结果表明,该算法能够有效缓解边界收缩问题,延长网络生命周期.     

目标检测传感器网络参数设计

通过理论分析,给出了目标穿越无线传感器网络防线时的被检测概率与传感器网络设计参数之间的关系,建立了传感器网络目标检测问题的数学模型.传感器网络所有节点均采用基于时间片的休眠/唤醒节能策略,使得节点在每个时间片以一定的激活概率进入活动状态.推导目标检测概率的计算公式表明,检测概率与传感器节点的密度以及节点激活概率均成正比.因此,在满足所需要的目标检测概率条件下,可以采用降低节点密度或者减小节点激活概率的方法来减少系统能耗.此外,建立了节点工作时间片大小与传感器网络能耗之间的关系式.由该关系式得出,在其他参数确定的条件下,存在一个目标运动速率的临界值.当目标速率小于此临界值时,网络能耗随时间片的增加而增大;当目标速率大于此临界值时,网络能耗随时间片的增加而减小.     

基于邻居系数的聚集度可调无尺度网络建模

针对聚集系数未涉及间接邻居连通性和无法正确描述大节点度网络节点的问题,提出聚集度的新度量-邻居系数,并基于其统计意义提出邻居系数网络模型.邻居系数从邻居演化的角度描述聚集度,定义为网络节点的间接邻居也是其直接邻居的概率,分析表明邻居系数可有效地描述各种网络节点的聚集度.邻居系数模型是通过引入局域连接这一邻居演化机制对Barabási-Albert(BA) 无尺度网络模型的扩展.仿真结果表明邻居系数网络模型既具有可调的聚集度,又保持节点度的幂率分布.     

基于多波束天线的Mesh网络邻居发现算法

针对基于快速切换多波束天线的无线Mesh网络的MAC层设计中快速有效地发现邻居节点的问题,设计并实现了两种基于快速切换多波束天线的邻居发现算法,分别为直接发现算法和伙伴发现算法,并对其性能进行了仿真验证.理论分析与仿真实验表明,采用提出的两种邻居发现算法均能有效地完成在网络中扫描并发现邻居节点的目的.其中,伙伴发现算法比直接发现算法可更快地发现邻居,尤其适用于节点密度较大、波束宽度较窄的情况.     

一种无线传感器网络中的虫洞攻击检测算法

分析了无线传感器网络中的虫洞攻击的特点,根据某些路径变短和某些节点的邻居数增加的特点,提出了一种无线传感器网络中虫洞攻击的检测算法.首先在边界部署一些源、目的节点对,然后利用路由发现过程来发现跳数异常少的可疑路由.通过检查邻居节点数来检测可疑路径上的每个节点,如果节点的邻居数增加,则该节点为被感染节点,网络中存在虫洞攻击.被感染节点被从网络中隔离,以避免更大的破坏.实验结果表明该算法具有较低的漏报率和较高的准确性.     

无线自组织网络路由开销控制的混合策略博弈

为了在无线自组织网络中建立可用性和连续性更高的路由,路由发现过程中需要重复广播更多的路由请求(PREQ)分组,从而造成路由开销的明显增加,并严重制约了网络的可扩展性.针对以上问题,利用混合策略博弈对PREQ分组的转发过程进行建模,提出了一种基于混合策略博弈的路由开销控制算法,该算法在收到同一PREQ广播的邻居节点间进行博弈并由此决定各自转发PREQ的概率,在满足概率的情况下才可以继续广播收到的PREQ.仿真结果表明,提出的算法能够显著地减少路由开销,同时提高网络的整体性能.     

无线传感器网络中基于学习自动机的路由算法

针对无线传感器网络节点能量有效问题,在LEACH协议算法的基础上,本文提出一种基于学习自动机的路由算法,该算法结合节点的剩余能量与节点的邻居信息,在选择簇头上,通过降低能量过低的节点成为簇头的概率,尽可能地进行能量均衡.仿真结果表明本文算法减少了网络的能量消耗,延长了网络生存时间.     

无线Ad Hoc网中节点吞吐量与周围节点的关系研究

MAC802.11 协议被广泛应用到无线 Ad Hoc 网络中,在 MAC802.11 协议下的无线 Ad Hoc 网络中,针对两个邻近的发送节点之间、两个邻近的接收节点之间的吞吐量否会相互影响的问题进行研究.根据 MAC802.11 机制进行分析,理论分析与仿真实验都表明表明:当某一节点的邻居节点发送或接收时,该节点的吞吐量会因为受到邻居节点的影响而降低.     

基于度-负载联合偏好的无标度网络局部路由策略

提出了一种无标度(scale-free)网络上的自适应局部路由策略.发送节点根据每个邻居节点当前负载与其发送能力的关系,自适应调整向该邻居节点转发信息包的概率.此概率与每个邻居节点度的α次方成正比,α是可自适应变化的偏好因子,由节点度以及负载联合决定.当节点负载小于发送能力时,增大其偏好因子;反之,则减小.这样使得整个网络业务量较小时,可以优先把业务转发往度较大的节点,从而使信息更快到达目的地;而业务量较大时,将业务分散处理,避免在度大的节点处拥塞,使得所有节点的发送能力均能得到充分利用,从而提高了整个网络的业务承载能力.仿真结果表明,本策略有效地提高了网络容量,并且降低了网络中信息包的平均传输时延.     

基于光伏获能的WSNs节点能量管理策略

针对WSNs中基于预测算法的能量分配与管理机制的不足,研究太阳能可充电无线传感器网络中能耗管理,提出基于历史获能的能量中性管理机制。设计了一种自适应跟踪太阳光的节点获能模型,进而构建了一种基于历史获能的能量中性管理机制,根据当前操作周期中由太阳能转化而来的可用能量,调节下一操作周期中节点工作的占空比,以解决节点太阳能获取与节点能耗的优化问题。理论分析与实验结果表明,提出的基于历史获能的能量中性管理机制,实现了太阳能电池板大小与节点能耗的最佳匹配,为太阳能可充电无线传感器网络中的能量获取及能耗管理提供了值得借鉴的解决方案。     

传感器网络中一种新的跨层自适应拥塞控制策略

针对无线传感器网络中的拥塞问题,在已有的SenTCP协议的基础上，提出了一种跨层自适应拥塞控制策略（CACC）该策略根据监测到的节点拥塞信息,自适应地调整上游节点的信道接入优先级,使整个传感器网络中的节点根据局部的拥塞状态动态自适应地调整信息发送速率,从而有效地解决了传感器网络中的拥塞控制问题。     

一种应用于多跳网络的可调占空比固定时延MAC协议

针对Ad Hoc网络、无线传感器网络等类型的多跳网络中使用传统的基于低占空比的MAC协议会使数据传输的时延随转发节点的增加而变大的问题,提出一种固定时延的MAC协议(FDS-MAC).该协议针对不同跳数的源节点,由汇聚节点通过改变占空比来设置合理的固定时延值并将其放在调度表中,源节点通过改变监听调度表的占空比达到固定时延的目的;当节点跳数较多时,可通过物理分簇配合FDS-MAC有效降低固定时延的值.理论分析和仿真结果表明,该协议可获得合理的固定时延和良好的耗能特性,在很多场景可获应用.     

一类三角形网格无线传感器网络监测性能评价方法

针对无线传感器网络结构不统一,缺乏针对性的网络监测性能评价标准这一问题,该文分析了节点失效对一类三角形网格传感器网格监测性能的影响,提出了以失效节点率、活跃节点的失效覆盖邻居节点数、网络分支数、网络覆盖损失率等因素作为评价标准.该评价标准构成该类型网络的监测性能评价模型.结合网络结构给出了一种三角形网格化的方法,用来计算网络覆盖损失率的准确值.仿真结果表明在不同节点失效情况下,该评价标准能有效地评估网络监测性能受影响的程度.     

基于移动代理的无线传感器网络路由算法研究

在无线传感网络中,簇的划分以及簇内节点访问顺序对网络生存周期具有重要影响。为了提高分簇网络生存周期,提出一种分簇融合的方法。采用ISODATA聚类法实现网络的分簇,在簇内由移动代理对数据进行融合。将移动代理路由归结为一个优化问题,采用蚁群算法求出移动代理迁移的最优路径序列。实验以能耗和网络延时作为评价指标,结果表明该算法可以有效的降低网络能耗,提高网络生存周期。     

无线传感网络多节点通信链路质量检测算法

为提升无线传感网络的扩展性和通信性能,研究无线传感网络多节点通信链路质量检测算法。基于稳定路由协议设计了无线传感网络多节点通信链路质量检测算法,利用通信节点分析报文确认邻居节点间距,通过非参数局部线性核平滑方法依据邻居节点间距建立信号获取平滑后的信号接收强度。判断无线传感网络中的节点是否来自上游节点分组的平滑后信号接收强度后,采取滑动窗口局部多项式拟合方法建立链路质量检测模型,通过链路质量检测结果判断无线传感网络中该链路中通信节点移动状态,通过通信节点移动状态判断链路质量。实验结果表明,采用该算法可准确检测无线传感网络多节点通信链路质量,且在节点数量增加时检测效果依然良好,具有较好的扩展性。     

无线传感器网络能量平衡的数据汇聚路由算法

传感器的数据在传输过程中按照贪婪算法形成的数据汇聚路径中,有些节点过早地消耗完其能量,造成所谓的热点问题,引起传感器网络能量消耗的不平衡．本研究提出了一种能量平衡的数据汇聚路由算法EBGP协议．该协议依据邻居节点的剩余能量、邻居节点到Sink节点的距离以及邻居节点到源节点的距离来计算概率值,然后选择邻居节点中概率最大的一个作为数据转发节点．仿真显示EBGP协议胜过GPSR、GEAR和D-REECR协议,达到了能量平衡和能量效率的目的．     

一种高效节能分布式传感器网络覆盖协议

提出了一种分布式高效节能的传感器网络覆盖协议(CEP),在保证网络性能的前提下,每个节点将工作周期分为多轮,在每轮中与邻居节点协商,并根据剩余能量来调度自身的工作模式,从而保证网络在每轮中以最少的节点处于工作模式,同时保证能耗均匀地分布在工作节点之上.仿真结果表明,随机均匀部署的传感器网络在满足覆盖度要求前提下的CEP,能使网络生命周期较LEACH方法延长了200%,计算复杂性降低10%.该协议可以广泛应用于与传感器网络节点部署、拓扑控制以及目标监控等相关的领域.     

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.