无线传感网中电池感知的双向搜索路由协议

在无线传感器网络(WSN)中,当有数据流传输时,一些节点会因网络能量分布不均而过早失效,使得源节点不得不通过另一条更长且低效的路径才能将数据包路由至目的节点,从而影响网络寿命.为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,适应传感器网络的特点.提出了一种电池感知的双向搜索路由(battery-aware bi-directional searchrouting protocol,BAR-BIDS)协议,该协议通过改进深度优先搜索,能在网络中已有部分节点因能量耗尽而失效的情况下,找到一条跳数相对较少的路径,从而减少网络中的能量消耗.且该协议能较好感知节点的电池状态,减少节点电池的放电损耗.仿真结果表明,当网络中有数据流传输时,BAR-BIDS协议能较好均衡全网节点的能量消耗、延长网络存活时间.     

基于自适应拓扑变化的无线传感器网络路由协议

在无线传感器网络设计中,为节约系统能量、延长网络寿命,提出了基于自适应拓扑变化(SAT)的路由协议.该协议的路由搜索主要集中在生成的连通支配集内,网络中各节点维护简单的路由信息表.当网络中少数节点发生变化时,只需个别相关节点更新它们的状态,不需要网络中所有节点重新计算连通支配集.考虑到网络内传感器节点能量分布均衡,各节点可以轮换充当支配点,支配点的数据融合可以大大减少传输信息的数量.仿真结果表明,与LEACH协议相比,SAT路由协议明显均衡了各节点的能量消耗,有效地延长了网络寿命.     

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.     

一种能量消耗平衡的线性无线传感器网络调度策略分析

考虑应用在公路、桥梁、隧道和地铁等场合的线性无线传感器网络,其线性和多跳传输特征造成能量不平衡消耗,靠近基站的节点需要转发大量数据,因此自身能量很快耗尽导致网络监控失效.以线性网络、均匀部署为研究内容,采用适当的调度策略平衡能量消耗,从而解决能量消耗不平衡问题.将节点转发信息的能量消耗和能量平衡作为约束条件,采用非线性规划方法建立一种线性传感器网络调度策略,通过调整节点到下一跳的距离和转发的数据量来平衡能量消耗,延长网络寿命.对影响网络寿命和节点效率的因素给出了详细分析,对节点之间不同传输距离的能量消耗给予了详细讨论,并进行了仿真.仿真结果表明,通过优化节点间通信距离和流量能够平衡能量消耗,延长网络寿命.     

WSN中基于中间节点的分层分簇网络生命周期优化研究

在大规模无线传感网中,选择中间节点构建分层分簇网络能降低能量消耗,延长网络生命周期.为了选择合适的中间节点,提出一种低能耗路径搜索算法—LEPSA.算法在混合整数线性规划模型基础上,从一系列可用中间节点,根据节点的剩余能量和接收、转发数据消耗的最低能量选择潜在中间节点,从而确定数据传输的最佳路径.仿真结果表明,对比P-LEACH协议与EEM-LEACH协议,LEPSA算法能有效降低网络能量消耗,延长网络生命周期,并且算法的计算复杂度没有明显增加.     

延长网络生存期的水声传感器网络路由算法

为延长水声传感器网络的"寿命",采用基于位置和能耗的混合传输机制,提出一种能量高效的路由算法。由该算法所确定的转发节点位置较优,节点的剩余能量也相对较多。仿真结果表明:该算法不仅能使节点的能耗最小化,而且能均衡各节点的能量消耗,可有效地延长网络"寿命"。该算法是一个可扩展能量有效的路由协议。     

异构传感网中一种能量均衡非均匀分簇算法

分簇路由协议是无线传感网中减少能量消耗、延长网络寿命的一种重要手段.大部分分簇路由协议基于均匀分簇算法,却忽略了无线传感网单跳路由协议中远离基站的簇头需要消耗更多能量,从而导致整个网络能量消耗不均匀.针对以上问题,提出异构传感网中一种能量均衡非均匀分簇算法.一方面,簇头选取阶段,在考虑节点剩余能量的同时,引入非均匀竞争机制;另一方面,簇构建阶段,为节点选取簇头时,不仅考虑簇头剩余能量、节点与簇头间距,也考虑节点与基站间距.仿真结果表明,与LEACH,SEP,DEEC分簇算法相比,该算法有效均衡了簇头的能量消耗、延长了网络寿命.     

一种面向唤醒无线电WSNs的接入控制协议

针对唤醒无线电(WuR)的无线传感网络(WSNs)中接入控制协议的能量消耗及时延问题,提出基于接收节点触发唤醒无线电的连续数据包传输的接入控制协议(CPT-MAC)。CPT-MAC协议将竞争类MAC和TDMA-MAC协议相结合,对CSMA/CA机制竞争信道进行了研究。结果表明:(1)在接收节点触发的唤醒无线电中,接收节点通过传输唤醒呼叫无线电。(2) CPT-MAC协议通过降低节点接入媒体可能产生的竞争概率,降低节点能耗。仿真结果表明,相比传统的接收器初始化(RI) WuR协议(RI-WuR),CPT-MAC协议在能量效率、传输时延、网络寿命和数据传输可靠率3方面的性能得到提升。     

基于位置加权粒子群算法的WSNs能量优化

针对无线传感器网络经典分簇协议Leach存在能量消耗过大的问题,提出了一种基于LEACH的改进协议。该协议采用位置加权粒子群算法结合对惯性权值、学习因子的调整,优化LEACH协议的簇头选择机制,将节点剩余能量、簇间距离及簇头到基站的距离作为适应度函数因素,调节簇及选举簇头。仿真结果表明,改进的协议使整个网络能量消耗达到相对均衡,大大减少了节点能量消耗,从而延长了网络寿命。     

一种容延迟移动传感器网络节能MAC协议

针对容延迟移动传感器网络(DTMSN)中传感器节点高能耗、高动态等特点,提出了PC-MAC协议.在IEEE 802.11MAC协议的基础上,结合现有MAC协议的特点,将改进后的数据传输机制和传输功率控制技术引入到DTMSN的MAC协议设计中.最后,通过仿真实验证明,PC-MAC协议在容延迟移动传感器网络环境中,在不同的节点数量时,其节点的平均能耗、数据包投递率及网络吞吐量均有良好的表现.     

一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议

在无线自组织网数据链路层中,采用传统的功率控制机制会引起不同发射功率节点间的分组冲突。为了减少这种冲突和提高网络性能,提出了一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议。通过引入交互发射功率等级信息和目的节点发送两次CTS帧的方法来缓解隐藏终端问题。网络仿真表明,在静止网络中CTPL协议与802.11 DCF协议相比可有效提高网络吞吐率,并减少部分能量消耗。通过仿真分析可知,该协议在无线自组织网络静止场景中可提高吞吐率,降低传输时延以及延长网络使用寿命。     

基于改进短链聚合策略的无线传感器网络路由算法

为延长网络生存时间和数据传输的时效性, 提出一种基于改进短链聚合策略的无线传感器网络路由算法. 首先, 分析无线传感器网络协议结构, 考虑到无线传感器网络运行过程中的节点能耗问题, 根据链式数据采集协议设计改进路由算法; 其次, 利用贪心算法找到邻居节点, 通过引入距离门限方程实现建链, 建链后综合考量节点传输数据能耗与剩余能量选举路由簇头, 以达到延长网络寿命并提高数据传输效率的目的; 最后, 利用MATLAB软件仿真实验验证该算法的有效性. 仿真实验结果表明, 该算法能有效控制网络能量的均衡性, 并延长了网络寿命, 运行效果良好.     

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.     

一种基于竞争的无线传感器网络低延迟MAC协议

SMAC协议周期性侦听和休眠的低占空比机制大大地降低了无线传感器网络的能耗,但却是以牺牲延迟和吞吐量为代价的。针对SMAC协议虚拟簇间调度不一致而导致的休眠延迟问题,提出并设计了一种低延迟协议LDSMAC,该协议采用全局同步机制使整个网络内的所有节点形成统一调度,保证了全网内的所有节点在相同时间激活,从而解决了数据传输中的转发停顿问题。仿真结果表明,相比于SMAC协议,LDSMAC协议在能耗略有增加的情况下,大大地降低了传输延迟,提高了网络吞吐量。     

基于簇首负载均衡的无线传感器网络分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首选择开销大,靠近汇聚节点(Sink)的簇首容易负载过重,且路由需经多跳才能至Sink而导致时延大等问题,提出充分考虑簇首负载均衡的路由协议;采用多Sink节点来构建网络,运用接收信号强度指示对网络进行梯度分簇,使用移动传感节点在簇首和Sink之间转发数据;仿真实验验证了上述方案能有效地均衡无线传感器网络中的簇首负载,从而降低网络传输时延与能耗,提高网络生存周期;对于解决无线传感器网络单点失效及网络能耗高等问题有重要的价值。     

概率检测非坚持联合控制多通道无线传感器网络控制协议分析

研究多通道的随机多址接入无线传感器网络,提出了一种新的概率检测非坚持联合控制MAC协议.通过划分分组发送时间1+a,得到了多通道的随机多址网络系统的吞吐量、多业务的吞吐量和信息分组发送时延等重要的系统参数.通过设置概率p值,控制侦听信道的节点数和休眠站点数,降低系统耗能,有效延长节点生命周期.通过仿真实验验证了理论分析的正确性.     

一种井下无线自组织网络自愈路由算法

针对井下无线信道干扰严重、节点能量有限的特点,提出了一种基于误码率和能量约束机制的井下无线自组织网络自愈AODV路由协议,并采用NS2仿真工具进行了建模仿真。仿真结果表明,改进的AODV路由协议在数据包成功接受率上略高于AODV路由协议,较大幅度地减少了路由负担,有利于节省网络能量。     

基于证据理论加权融合的无线传感器网络路由算法

针对当前无线传感器网络路由算法存在数据传输成功率低、 网络时延长和丢包率高等缺陷, 为获得更优的数据传输结果, 提出一种基于证据理论加权融合 的无线传感器网络路由算法. 首先引入聚类分析算法对无线传感器网络进行分簇, 使簇首的分布更均匀, 解决簇首过于集中、 簇成员节点分配不合理的问题; 然后采用证据理论计算剩余能量、 节点间通信距离、通信能耗的权值, 并根据权值对每个节点的性能进行综合评价, 根据综合评价结果选择每个簇最合理的簇首; 最后与其他无线传感器网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 相对于对比算法, 该算法数据时延均值和丢包率均大幅度减少, 改善了数据传输成功率, 使节点之间的能耗更均衡, 延长了无线传感器网络的生存周期, 建立的无线传感器网络路由可靠性更高.     

基于证据理论加权融合的无线传感器网络路由算法

针对当前无线传感器网络路由算法存在数据传输成功率低、 网络时延长和丢包率高等缺陷, 为获得更优的数据传输结果, 提出一种基于证据理论加权融合 的无线传感器网络路由算法. 首先引入聚类分析算法对无线传感器网络进行分簇, 使簇首的分布更均匀, 解决簇首过于集中、 簇成员节点分配不合理的问题; 然后采用证据理论计算剩余能量、 节点间通信距离、通信能耗的权值, 并根据权值对每个节点的性能进行综合评价, 根据综合评价结果选择每个簇最合理的簇首; 最后与其他无线传感器网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 相对于对比算法, 该算法数据时延均值和丢包率均大幅度减少, 改善了数据传输成功率, 使节点之间的能耗更均衡, 延长了无线传感器网络的生存周期, 建立的无线传感器网络路由可靠性更高.     

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。