无线传感器网络高效节能分簇路由协议

针对LEACH协议簇头数不总是最优值和负载不均衡的问题,该文提出了高效节能分簇路由协议(EECR);采用固定簇头数目的方式,使其始终保持或接近最优值,选择簇内剩余能量最大的节点作为下一轮的簇头,并在所有簇头和sink之间建立路由树,使得簇头收集到的数据可通过路由树多跳传送到sink节点;相比于LEACH,EECR在节点节能性、负载均衡性和适用网络范围等方面都有较大提高.     

无线传感器分簇网络实验系统设计

针对无线传感器网络分簇算法验证,设计了分簇网络实验系统。系统中无线网络节点计算能量消耗,通信报文传输节点消耗能量值和分簇节点标记,主机节点依据数据实时绘制分簇网络结构和能量消耗分布图,并计算总消耗能量,对分簇算法进行评估。系统经试用,对分簇算法设计与优化有重要的作用。     

高性能无线传感器网络分簇算法

为解决无线传感器网络中经典低能量自适应分簇算法产生的簇头数量分布不稳定,从而导致网络生存时间变短问题,提出一种基于双重选举机制的分簇算法(TSSCH).仿真结果表明,与经典低能量自适应分簇算法(LEACH)相比,TSSCH算法可保证无线传感器网络的簇头数量更加合理地分布在最优值周围,从而能够更好地均衡无线传感器网络负载,达到延长无线传感器网络生命期的目的.     

分簇传感器网络数据传输容错策略的研究

无线传感器网络的许多应用场合需要数据传输的可靠性,因此无线传感器网络数据传输的容错性一直是相关领域的研究重点.传统的1+1数据保护模式会给网络增加较大的负载,并不适合于资源受限的无线传感器网络.利用网络编码实现传感器网络链路容错策略,在保证数据传输容错性的同时还可以降低网络中传输的数据包数量,从而可以节省节点的耗能,延...     

无线传感器网络分簇路由算法及其改进

无线传感器网络的能量有限是限制其作用的重要因素,因此如何高效使用能源并延长节点寿命成为研究的热点.结合已有算法,提出了一种改进的分簇路由算法,将簇头的选举由原先的随机选举变为基于剩余能量的选举,以平衡网络负载;在数据传输过程中采用多跳的通信方式降低簇节点的通信负载.仿真结果实现了节能、平衡节点能耗、延长网络寿命的目的.     

基于时分频分的无线传感器分簇网络MAC层协议

针对无线传感器网络节点能量有限的特点,提出了一种应用于簇结构的媒质接入控制（MAC）协议．即FT-MAC协议．该协议在簇内使用分时通信,利用粒子群算法优化时隙分配,减小状态转换的能量消耗,为了消除网络通信中的簇间干扰,FT-MAC使用启发式搜索算法为相邻簇分配不同的频率,在仅需保持簇内时间同步的条件下,FT-MAC通过网关节点的特殊工作模式实现了簇间通信,避免了全网时间同步所造成的大量能耗．仿真结果表明,与其他媒质接入控制协议相比,FT-MAC具有能耗小、网络数据包延迟时间短的优点．能满足大规模无线传感器网络应用的需要．     

基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理方案

针对现有无线传感器网络密钥计算量过大、存储空间过多和管理不够灵活的问题,在基于分簇的网络拓扑结构基础上,引入虚拟网格技术,提出基于分簇的无线传感器网络动态密钥管理方案。在簇头与活动节点之间采用基于簇基密钥的预分配策略进行通信,在簇头之间采用基于Blom矩阵并结合随机数的对密钥进行通信,该方案能在活动节点或簇头被捕获或能量耗尽时实现密钥的动态更新。与现有方案相比较,此方案能动态更新密钥,有着更好的安全性并具有良好的扩展性。     

无线传感器网络分簇算法的研究

从节省无线传感器网络能量消耗的角度出发,在分析当前最具代表性的分簇算法LEACH的基础上,将图论知识和无线传感器网络拓扑结构相结合,引入Floyd算法来选择簇头.为测试Floyd算法的性能,通过仿真试验,主要从每个节点能量的消耗和LEACH算法进行了比较,证明了该算法能在一定程度上节省整个网络的能量消耗,说明了该算法的有效性.     

能量高效的无线传感器网络稳定分簇路由协议

针对无线传感器网络能量受限和能量消耗不均衡问题,提出了一种能量高效的稳定分簇(energy-efficient steady clustering,EESC)路由协议,其核心思想是:当前簇头根据其簇成员节点的剩余能量信息决定下一轮簇头,下一轮簇头上任后,非簇头节点根据能量距离函数决定加入哪个簇头,簇间通过簇头最小能量耗费判定依据来决定采用单跳还是多跳通信方式向基站发送数据.EESC路由协议每轮产生的簇头数量稳定,综合了分布式和集中式两类分簇协议的优点.实验结果表明,EESC路由协议不仅高效地利用了网络节点有限的能量,而且均衡了节点的能量消耗,显著地延长了网络的存活时间.     

基于不等簇半径分簇的无线传感器网络能量空洞避免

基于无线传感器网络特性,提出一种不等簇半径非均匀分簇策略,根据各节点至Sink的距离,由近至远依次采用等比递增的不等簇半径进行分簇。并从理论上证明该策略可有效地均衡无线传感器网络的能量消耗。实验结果表明:距离Sink较近的节点,采用较小的簇半径成簇,使得簇头节点可保留更多能量进行簇间数据转发;距离Sink较远的节点,采用较大的簇半径成簇,使得簇头节点可保留更多能量覆盖更大范围的节点进行簇内数据收集,从而使得整个网络的负载比簇半径恒定的分簇网络更加均衡。     

一种相邻节点协作的无线传感器网络可靠传输方案

针对无线传感器网络中不可靠的通信链路引发传输效率下降的问题,提出了一种基于相邻节点协作的无线传感器网络可靠传输方案(NNCS).该方案利用无线信道的广播特性,通过选择成功监听到数据传输的相邻节点来承担协作传输任务(重传或转发),以降低重传次数,提高传输效率.在方案中,相关节点根据自身传输能力发送数据应答以竞争协作机会,同时通过信道监听避免发生竞争冲突.实验结果表明,较之传统重传方案,NNCS能够以更少的传输消耗达到更高的传输成功率,并有效降低了端到端的传输时延.     

Reliable and Energy Efficient Target Coverage for Wireless Sensor Networks

A critical aspect of applications with Wireless Sensor Networks (WSNs) is network lifetime.Power-constrained WSNs are usable as long as they can communicate sense data to a processing node.Poor communication links and hazardous environments make the WSNs unreliable.Existing schemes assume that the state of a sensor covering targets is binary:success (covers the targets) or failure (cannot cover the targets).However,in real WSNs,a sensor covers targets with a certain probability.To improve WSNs’ reliability,we should consider that a sensor covers targets with users’ satisfied probability.To solve this problem,this paper first introduces a failure probability into the target coverage problem to improve and control the system reliability.Furthermore,we model the solution as the α-Reliable Maximum Sensor Covers (α-RMSC) problem and design a heuristic greedy algorithm that efficiently computes the maximal number of α-Reliable sensor covers.To efficiently extend the WSNs lifetime with users’ pre-defined failure probability requirements,only the sensors from the current active sensor cover are responsible for monitoring all targets,while all other sensors are in a low-energy sleep mode.Simulation results validate the performance of this algorithm,in which users can precisely control the system reliability without sacrificing much energy consumption.     

一种高信道利用率的分簇传感器网络数据聚合协议

为了避免分簇无线传感器网络中簇内数据聚合时产生的簇间干扰,提高簇的信道利用率,提出了一种基于时分多址的无冲突数据聚合协议(IFDA).IFDA的帧分配算法采用一种概率调度策略.通过调度簇头进行广播,即在每个时隙中进行簇帧号分配,为相邻簇分配不同的时间帧聚合数据,与已有的协议的帧分配算法相比可降低广播的次数.同时,IFDA通过信道扩充(CE)算法来提高各个簇的信道利用率.CE算法中采用了一种基于时钟退避的调度策略,可均衡簇头间的信道利用率.仿真结果表明,IFDA协议中簇的平均信道利用率较已有的协议提高了约90%.     

一种面向分簇无线传感器网络的多信道跨层协议

针对工业测控对传感器网络抗干扰性及通信实时性的要求,提出了一种面向分簇无线传感器网络的多信道跨层协议.该协议在簇内采用多信道配合时分复用机制,并通过高容忍度信道切换算法实时评估信道质量和自适应切换信道,以减小相邻簇和相邻频段协议的干扰,在簇间引入链路Q值评价路径状况,采用基于概率转发的多路径机制平衡网内数据流量,并控制和缓解拥塞,以减小数据流量大或变化快时因拥塞造成的丢包.该协议将簇内多信道和簇间多路径2种机制相结合以提升网络性能.仿真结果表明,相比传统的分簇协议,该协议能有效抵抗干扰并控制和缓解簇间拥塞,且可缩短约22％的簇间延时.     

无线传感器网络中一种能量有效的簇内通信方案

为了提高簇内通信的能耗均衡性,提出了一种能量有效的分簇无线传感器网络簇内空分通信方案--近簇头节点采用单跳传输,远簇头节点多跳传输,给出了空分通信方案的工程实现.仿真结果验证了空分混合通信方案在能量有效性和能耗均衡分配方面的优势.     

无线感测网络上节能的事件驱动数据汇集机制

针对无线感测网络上动态改变的事件,设计一套有效率的数据汇集机制.采用网格架构,建立数据汇集树将事件数据传送至汇集点.在初始建立数据汇集树架构时便尽量减少多余的回传节点,以减少感测点的能量消耗.而在事件产生变动时,可应事件变化的调整机制让树架构依然有效率的运作.本文提出的方法与无线感测网络中的3个数据汇集技术EADA、Dual-Tree-Based和Range Query做比较,仿真结果显示本文的方法能够有效的延长网络存活时间,且在总能量消耗及系统开销(overhead)皆有良好表现.     

Reliable and Energy Efficient Protocol for Wireless Sensor Network

Low-power design is one of the most important issues in wireless sensor networks (WSNs) , while reliable information transmitting should be ensured as well. Transmitting power (TP) control is a simple method to make the power consumption down, but excessive interferences from potential adjacent operating links and communication reliability between nodes should be considered. In this paper, a reliable and energy efficient protocol is presented, which adopts adaptive rate control based on an optimal TP. A mathematical model considering average interference and network connectivity was used to predict the optimal TP. Then for the optimal TP, active nodes adaptively chose the data rate with the change of bit-error-rate(BER) performance. The efficiency of the new strategy was validated by mathematical analysis and simulations. Compared with 802.11 DCF which uses maximum unified TP and BASIC protocol, it is shown that the higher average throughput can achieve while the energy consumption per useful bit can be reduced according to the results.     

WSN中带有分布式入侵检测的分簇路由协议

在无线传感器网络中,基于分簇的路由协议在节能、数据预处理等方面有突出表现.但是,由于其通信的可靠性和安全性在很大程度上依赖簇头,造成了严重的安全隐患.为了解决这一问题,提出了一种带有分布式入侵检测的分簇路由协议DID(distributed intrusion detection).该协议通过发动无线传感器网络中的普通节点,利用预置密钥识别入侵簇头.实验结果表明,DID的能量消耗与入侵节点容忍度呈线性关系,与经典的分簇路由协议相比,额外能耗很小.     

无线传感器网络中能量均衡的可靠路由度量

在无线传感器网络中,保障数据传输的端到端可靠性,同时减少节点电池能量消耗,延长网络总的寿命,已经成为路由协议性能评价的重要方面.首先对传感器网络的生存周期建立优化模型,并以此为依据对ETX路由度量存在的不足之处进行了改进,采用能量分级的策略,提出了一种能量均衡的可靠路由度量——EBRM.NS-2仿真试验表明,该度量方法能够有效地延长网络的生存周期,同时也能够确保高可靠的端到端传输,更加适合于无线传感器网络的应用.     

工业无线传感网可靠路由及部署方案

在传感网中如果2棵以Sink节点为根节点的生成树使得网络中任意源节点在这2棵树上到Sink节点的路径没有相交节点,称这2棵树为该网络的ND(Node Disjoint)树。针对工业无线传感网的应用需求与特点,研究了基于ND树的路由方案。仿真实验和分析表明,该路由方案具有较高的路由可靠性。针对该路由方案的特点与需要,给出了1种节点二连通(Two-node-con-nected)网络的部署方案。