基于SMAC的传感器网络MAC协议移动性支持研究

通过理论分析及大量的仿真实验验证,深入研究了采用低占空比技术的SMAC协议在移动应用中出现的问题,指出SMAC协议受移动性影响的主要原因是移动节点不能及时地和调度不同的节点实现同步,并总结了SMAC的调度同步机制不适应移动性的具体表现,提出了基于改进SMAC协议调度同步机制以实现其对移动性支持的方法。     

水声通信无线自组织网络延迟传输调度算法

针对水声通信现有的CSMA协议网络吞吐量较低,利用时间和空间重用,增加并发传输的机会来补偿长传播延迟,提出一种延迟传输调度算法,通过检测相邻节点传播延迟及其预期信息进行传输调度,降低节点暴露冲突的可能性,提高水声通信无线自组织网络吞吐量。通过仿真对比分析,该算法可以显著提高整体吞吐量,有效地处理由物理位置和传播延迟引起的空间不公平性。     

一种基于休眠调度的无线多跳网络路由协议

提出了一种基于休眠调度的无线多跳网络路由协议(Sleep Scheduling Based Routing Protocol,SS-RP),仅需要节点维护一个伪随机数序列即可以较低的计算开销达到合理调度节点轮替工作的目的,节约并均衡了网络的能耗.仿真结果表明,SSRP在维持了良好投递率和可接受端到端延迟的基础上,提高了网络的生命期.     

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。     

高效节能的虚拟网络重构算法

针对虚拟网络映射中的能耗问题,根据虚拟网络重构特征以及节点和链路的能耗特性,建立虚拟网络重构优化模型。通过设置底层物理网络的资源利用率阈值,周期性地将资源利用率大于高阈值和小于低阈值物理节点和物理链路上映射的虚拟节点和虚拟链路迁移到能耗增幅较小的物理节点和物理链路上,并采用节点、链路休眠和唤醒机制,动态地调整网络中活动物理节点和物理链路数量。模拟结果表明:EE-VNR算法有效地均衡了底层物理网络中节点和链路的负载水平,提高了虚拟网络请求接受率,大大地降低了虚拟网络映射的系统能耗。     

基于Markov链的ZigBee网络媒体接入控制协议性能研究

为了优化Zig Bee网络媒体接入控制(Media access control,MAC)协议性能,提出一种基于饱和负载的MAC层信道访问机制。通过马尔科夫链对网络节点状态转化过程建模,对基于信道访问机制的网络吞吐量和节点能耗进行了数学分析。研究了网络参数NB、amin BE对节点信道冲突概率、网络吞吐量和能耗等性能的影响。分析结果表明:该模型准确地描述了基于饱和负载的Zig Bee网络信道访问机制,对协议参数进行合理的设置能够改进MAC协议吞吐量和能耗性能。     

一种适用于节点功率非对称WSN的改进S-MAC协议

针对节点功率非对称的无线传感器网络中的隐终端问题,提出在RTS/CTS机制基础上增加广播Bandwidth Reservation(BRES)消息的改进协议。在改进协议中,通信节点的邻居节点根据侦听到的CTS消息动态广播BRES消息,使得与通信节点连接非对称的高功率节点在接收到BRES消息后推迟自身发送任务,从而避免了隐终端问题。仿真结果表明:相比S-MAC协议,改进协议减少了低功率节点的数据冲突并降低了其到目的节点的端到端延迟,提高了低功率节点和网络的吞吐量。     

一种适用于节点功率非对称WSN的改进S-MAC协议

针对节点功率非对称的无线传感器网络中的隐终端问题,提出在RTS/CTS机制基础上增加广播Bandwidth Reservation（BRES）消息的改进协议。在改进协议中,通信节点的邻居节点根据侦听到的CTS消息动态广播BRES消息,使得与通信节点连接非对称的高功率节点在接收到BRES消息后推迟自身发送任务,从而避免了隐终端问题。仿真结果表明：相比SMAC协议,改进协议减少了低功率节点的数据冲突并降低了其到目的节点的端到端延迟,提高了低功率节点和网络的吞吐量。     

无线多媒体传感器网络中一种自适应的休眠调度策略

节点休眠调度机制可以让满足冗余条件的节点轮流进入低功耗的休眠状态,以达到延长网络生存时间的目的。无线多媒体传感器网络中邻近节点间存在的重叠区域,因此提出了一种基于FoV重叠区域的冗余判别模型。利用该冗余模型对节点进行休眠调度。为避免"盲点"区域的产生,在节点进入休眠状态前加入一个预休眠状态,并考虑了状态切换代价对节点进行休眠调度。仿真实验结果表明,该方法能有效降低网络能耗,延长网络的生命周期。     

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.     

基于事件驱动型的WSN跨层MAC协议

传统的S-MAC(self-organizing medium access control)协议采用了协商一致的睡眠调度机制,在网络中形成虚拟簇的同时引入自适应侦听过程,但是由于增加了睡眠时间而限制了网络吞吐量,导致网络开销较大和端到端传输时延较长.为此,提出一种基于事件驱动型的跨层媒体接入控制协议(event driven cross layer-media access control,EDC-MAC).采用跨层优化的方法,同时考虑网络层和MAC层,并且依据网络数据传输的特点将网络分为非事件状态和事件激活状态.有效地节约了能量,并减少了事件汇报时延.此外,当节点被激活处于事件激活状态时,采用分簇的方法将事件区域内的节点动态分簇,有效地减少了传输数据的能量开销.通过理论分析和仿真验证了EDC-MAC协议在相同数量感知节点情况下相对S-MAC协议能够平均减少时延35％左右,提高网络剩余能量10％左右.     

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。     

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.     

带睡眠机制的IEEE 802.15.4 MAC协议性能分析

针对IEEE 802.15.4中的周期性睡眠机制,提出了一种IEEE 802.15.4 MAC协议实时应用中完全基于时隙分析的精确建模方法.该方法把IEEE 802.15.4的睡眠机制以及载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)机制同时纳入考虑,将整个超帧以退避时隙为单位进行划分.通过对2个机制精确到时隙的建模,分析了网络负载以及占空比特别是睡眠机制对能耗、吞吐量及平均服务延迟等网络性能的影响.NS-2仿真结果表明,该模型可准确预测实时应用中IEEE 802.15.4网络性能,且在相同数据率条件下占空比适当的睡眠机制可使得能量消耗以及网络吞吐量达到最优值.     

一种自适应的无线传感器网络MAC协议

提出了一种自适应的无线传感器网络MAC协议--AMAC.在已有的MAC协议中,节点通常采取周期性休眠以节省能量.但休眠的周期长度是固定的,因此在重载时网络吞吐量下降严重,轻载时又浪费能量.在AMAC中,节点的工作-休眠状态是随网络负载状况自适应变化的.经过理论分析及仿真试验结果显示,与已有的MAC协议相比,AMAC在轻载时能够节省30%的能量,在重载时能够提供两倍的网络吞吐量.     

基于RSSI的分层定向扩散路由协议

针对传统的定向扩散路由协议网络中节点耗能大、网络中兴趣消息冗余严重及时延大等不足。本文提出了一种基于RSSI的分层定向扩散路由协议。该协议在兴趣扩散的过程中,将网络中的节点进行分层,实现兴趣消息在层与层间传输,大大减少了兴趣重复传播。与此同时,记录每个节点各传播路径上的RSSI值,这样在找到匹配的数据源节点的同时,就能确定一条最优路径来进行数据的传输。仿真实验结果表明,与传统的定向扩散路由协议相比,该协议减少了参与兴趣扩散的节点数量、降低了节点的平均能耗同时减少了时延,使网络性能得到显著的改善。     

移动自组织网络中一种能量有效的跨层协议

提出了一种移动自组织网络中能量有效的跨层协议,将网络层的能量感知路由协议与MAC层的功率控制协议相结合,以提高节点的能量利用效率.在路由协议中根据节点剩余能量决定节点接入路由的延迟时间,从而使剩余能量较多的节点能够更快地接入路由,以使网络中的能量消耗更公平.在MAC层中实现功率控制,减少节点的实际能量消耗.仿真结果表明,在移动自组织网络中,该能量有效的跨层协议不但能延长网络的生存时间,减少端到端延迟,而且可以提高网络吞吐率.     

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。     

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.     

一种能量感知的无线多媒体传感器网络多路径QoS路由协议

针对无线多媒体传感器网络对能量、时延和分组传输率的要求,提出了一种能量感知的多路径QoS路由协议,详细描述了能耗模型、邻居节点和路由发现机制.仿真实验表明,该算法相比传统协议可以降低时延和能耗,并提高分组传输率,从而延长网络生命周期.