无线传感器网络中高能效路由技术研究

无线传感器网络是当前计算机网络研究中一个极为重要的研究领域，具有广泛的应用前景。然而．由于无线传感器网络节点具有电池供电、不可回收等特点，导致其节点能量有限，能量问题成为影响无线传感器网络性能的关键问题。主要从无线传感器网络的全局能量消耗和传输时延最小化、无线传感器网络高能效路由协议这两个方面对无线传感器网络中高能效路由技术进行研究。     

无线网络节点的太阳能最优利用效率

为了提高在无线传感器网络中太阳能电池供电节点的能量利用效率,研究了太阳能电池与无线传感器网络节点能量之间的供求关系.采用传感器网络节点能量的自适应供求算法,构建了在标准光强下太阳能电池输出功率与传感器网络节点所耗功率的自适应平衡模型.实验结果表明:该模型体现了太阳能电池与网络节点能量的自适应供求关系,确保了传感器节点长期稳定地工作,尽可能地延长了传感器网络的生存周期,为无线传感器网络节点能量的设计提供了理论依据.     

基于信息流累积的传感器节点分布密度控制算法

针对大规模无线传感器网络中的路由空洞问题设计了一种传感器节点非均匀部署机制:基于信息流累积的传感器节点分布密度控制算法.该算法根据网络中不同位置上节点需转发的信息流量,估算出网络中的能耗分布情况,并据此求出网络中不同位置上节点应有的部署密度.仿真结果表明,与按均匀分布策略进行布网的方法相比,本文提到的节点非均匀部署机制可使网络中各节点的能耗达到极好的均衡,从而有效避免网络中过早出现路由空洞问题,保证无线传感器网络的监测覆盖程度,加强网络的安全.     

地理位置路由中基于信任的安全模型

针对无线传感器网络中地理位置路由易于受到的虚假路由信息、选择性转发、女巫等多重安全威胁,提出一种基于信任的多重攻击防御安全模型.考虑传感器节点资源受限的特性,通过一定时间内数据报的确认信息代替耗能的监听机制,使用Dirichlet分布函数计算路径上邻居节点的可靠性,并结合地理位置路由中的代价作出路由选择.同时,初始信任被动态决定,按照信任值划分服务等级以限制恶意节点的请求.仿真结果及分析表明,在多重攻击下该模型比已有模型在成功转发率、网络生命周期方面有较大的提高.     

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。     

无线传感器网络节点及其功耗测量平台设计

针对青海高寒地区的特殊环境,为了更好地解决无线传感器网络节点的供电和续航问题,利用低功耗技术、太阳能光伏发电和混合储能系统,设计了一个光伏供电的无线传感器网络节点系统。其次,通过对无线传感器网络节点的功耗特点分析,基于微弱信号检测技术,设计了无线传感器网络节点功耗测量平台,并对所设计节点的工作、空闲和睡眠3个模式进行功耗测量分析实验。结果表明:无线通信模块的功耗最多,根据对所设计节点的功耗测量试验数据分析,验证了功耗测量平台的有效性和准确性。     

改进LEACH的传感器网络分簇路由算法

针对当前无线传感器网络分簇路由算法存在的节点能耗不平均、 节点过早死亡等缺陷, 提出一种改进低功耗自适应分簇(LEACH)的无线传感器网络路由算法. 首先针对无线传感器节点过早死亡的问题, 引入簇半径动态确定方式, 将整个无线传感器网络划分为多个不均匀的簇; 然后考虑簇首能量消耗过快的问题, 结合簇首所在位置和节点剩余能量选择每轮中的簇首; 最后改进数据传输机制保证节点能量消耗均衡, 并在MATLAB 2014平台上对无线传感器网络分簇路由算法的性能进行测试. 测试结果表明, 改进LEACH算法较好地解决了节点过早死亡的难题, 延长了无线传感器网络的寿命, 平衡了各节点能量消耗, 整个无线传感器网络的性能显著优于其他对比算法.     

无线传感器网络技术对现代城市发展影响的若干关键应用分析

<正>传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等的发展,使得由电池供电的集无线通信能力、计算能力和数据存储能力于一身的无线传感器节点变得越来越廉价。由数量不等的无线传感器节点构建的无线传感器网络正被广泛配置在各种不同领域的应用     

无线传感器网络地址重构硅知识产权核

在基于Zigbee协议的无线传感器网络中采用少数字节固定表示节点地址，由于地址不够分配，就会出现地址缺乏．为实现无线传感器网络节点中地址的灵活调整，适应片上系统集成化的需求，解决无线传感器网络中地址不够分配的问题，提出了无线传感器网络地址重构硅知识产权（IP）核．描述了无线传感器网络地址重构IP核的数学求解模型．应用模块化分割技术采用硬件描述语言，在电子设计自动化（EDA）中综合实现了地址重构IP核．仿真结果表明，所完成的地址重构IP核可以满足无线传感器网络节点地址的灵活预置调整．为无线传感器网络节点单芯片系统的地址重构集成化提供了意义．     

一种新型风力发电机的设计

为了解决无线传感器网络节点的供电瓶颈问题,提出了一种通过新型风力发电机将风能转化为电能对无线传感器网络节点提供能源的方法。在该新型风力发电机中风扇作为发电机的一部分,将风扇和发电机一体化,减小了整个发电装置的体积。同时设计了电源管理电路,将新型风力发电机发出的交流电转换为直流电,对锂电池充电和通过电阻对锂电池的输出进行分压并提供给无线传感器网络节点。最终的分析和计算结果显示新型风力发电机和电源管理电路能够实现对无线传感器网络节点提供能源的目标。     

带执行器节点的无线传感器网络协议研究

对带执行器节点的无线传感器网络系统的结构和特点进行介绍和分析，比较了带执行器节点的网络系统与普通的网络系统之间的不同．根据充分利用执行器节点的供电和通信能力，减少传感器节点的能耗的设计思想，设计了一种可行网络通信协议和执行器决策算法．然后利用无线传感器网络能量模型和网络通信模型对该协议进行能耗和网络响应时间分析．最后对本协议进行仿真分析，比较执行器节点存在和不存在两种网络的网络性能，结果说明利用系统中执行器节点的特性设计网络通信协议，可以有效地提高网络系统的事件响应时间和单事件能耗性能．     

基于改进蚁群算法的无线传感器网络路由

为了降低节点能量消耗,延长网络生存的时间,提出了一种改进蚁群算法的无线传感器网络路由机制.首先将无线传感器网络服务质量分为3类,然后利用蚁群算法可以自适应网络状况动态性的优势,构建传感器节点转移函数、信息素更新规则和自适应构建数据路由.最后采用仿真模拟实验对算法性能进行检验.实验结果表明,相对于现有无线传感器路由算法,通过引入蚁群优化机理挖掘传感器节点之间的关联性,数据传输延迟、可靠性和能量开销上具有更好的性能,使整个网络性能保持最优.     

无线传感器网络节点行为度量方案

随着电子信息技术的发展,无线传感器网络得到了日益广泛的应用,传统安全防护技术却无法直接应用于无线传感网中,传感器节点容易遭受到恶意攻击。该文提出了一种无线传感器网络的节点行为度量机制,对不同计算能力的节点采用不同的度量机制,具有实时度量和主动控制的特点。仿真实验表明,该方案充分考虑了无线传感器节点能耗问题,能够有效识别恶意节点,同时有更好的环境适应性,能够在部分节点遭到攻击时保障传感器网络顺畅运行。     

无线传感器网络即时响应网络再编程机制

由于无线传感器网络中节点的数量多和节点能量不足等原因,往往所有网络节点传输整个新程序要耗费相当长的时间,造成网络再进入工作的周期长.另一方面,有的节点由于能量不足,新程序未接收完就不再工作,这也浪费了大量的时间、耗费发送节点的能量和增加了网络流量.无线传感器网络即时响应网络再编程机制采用能量不足节点不给予新程序机制及采用固定跳、拉线方式将新程序传输到节点,线上的节点将新程序复制到其中的一个邻居节点后,立即开始执行采集、处理数据等功能的机制.从理论上分析了该机制可以节能能量和缩短第一响应时间.     

基于休眠/唤醒机制的无线传感器网络存活状态建模与分析

采用休眠机制可以有效降低无线传感器网络的能量消耗,延长网络的生存时间.基于休眠概率与生存期的关系,建立节点休眠/唤醒机制的系统模型,给出无线传感器网络中节点状态间相互转换的2种基本模型,分析休眠概率与休眠轮次对无线传感器网络存活状态的影响.仿真结果表明,随着休眠概率与休眠轮次的增加,网络的生存期得到有效地延长.     

网格型煤矿瓦斯监测网络节点接入机制设计

为了解决煤矿瓦斯监测网格型无线传感器网络无线节点在同一信道上工作时容易产生数据冲突,不利于监测的问题,提出了一种网络的无线节点接入机制。将无线传感器网络中的端设备节点先分组,再使用随机竞争与时隙分配相结合的方法来解决该问题。实验表明,利用分组无线节点中的时隙分配,并在同一时隙内采用CSMA/CA机制传输数据,不仅可以减少时隙数,降低数据传输时延,还可以减少数据传输冲突,节省能量,从而提高了无线监测网络的可靠性和稳定性。     

一种改进的无线传感器网络目标跟踪机制

针对无线传感器网络环境下运动目标跟踪问题,采用簇-树层次型的网络拓扑模型,提出了一种在该模型中改进的各传感器节点的工作机制.详细介绍了模型中节点的工作流程,并通过无线传感器网络中的能量模型方程与原节点工作机制中能量消耗进行比较,实现对网络中运动目标的跟踪.结果表明在不影响跟踪精度的条件下,改进的工作机制可以有效降低通信能量的开销.     

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。     

无线传感器网络中移动节点的分布优化问题

为了降低无线传感器网络的总体能耗,保证信息的有效采集,针对无线传感器网络节点的分布优化问题进行了研究.给出了无线传感器网络覆盖控制模型的精确数学定义,并利用节点的移动性,提出了一种基于遗传算法的分布优化机制.仿真结果表明,该方法能够在目标区域内以相对较小的代价完成传感器网络节点的分布优化,降低网络的能耗,提高网络的整体覆盖率.     

无线传感器网络多重覆盖成簇算法

在传统的无线传感器网络簇生成算法中,簇首的选择没有考虑其剩余能量,也没有分析簇首为簇内节点提供数据转发服务存在服务失败的问题,为此提出了一个新的无线传感器网络簇生成算法———多重覆盖成簇算法,该算法以待选簇首节点的剩余能量和节点初始能量的比值作为簇首服务的失败率,在此基础上算法选择的簇首通过对关键节点进行多重覆盖,以保障关键节点数据的可靠传输.最后,通过仿真实验验证了算法的有效性和正确性.