WSN内一种基于TDMA的时隙优化重组算法

无线传感器网络内节点的时隙分配是影响整个网络能耗、时延的重要因素.STDMA的时隙分配算法能避免数据碰撞,在一定程度上降低了能量损耗,但由于每个节点分配的时隙固定、离散,造成节点频繁启动,损耗了大量能量,为此,在STDMA的基础之上提出了OTT-TDMA算法,在MAC层重新调度时隙,减少节点启动次数,同时尽量将节点发送时隙调度到接收时隙之后.实验仿真表明,改进算法在能耗和时效性方面比STDMA有一定提高.     

60-GHz网络并行传输中基于顶点多着色的时隙分配算法

针对60-GHz网络中现有并行传输算法的不足,首先分析了数据并行传输的充分条件,然后基于冲突矩阵来对网络中的顶点进行多着色,进而提出了一种基于顶点多着色的时隙分配算法.此外,考虑到两种类型的传输:组内传输(单跳)和组间传输(多跳),还提出一种基于距离的中继选择算法作为发射机和接收机之间进行直接通信还是中继通信的决策指标.在单跳和多跳场景下评估所提算法的性能,仿真结果表明,所提算法可显著提升网络吞吐量和单位时隙期间的数据流平均数量,相比于传统的Greedy算法和TDMA算法,性能提升幅度分别达到19%和12%.     

无线传感器网络中双层受限中继节点放置算法研究

针对在三维空间中,对于中继节点(RN)的位置受限并且是双层拓扑的情况,提出了一种基于混合整数线性规划的中继节点放置算法,该算法首先考虑三维空间中继节点放置的物理层模型,然后基于混合整数线性规划(MIPS)给出最优能效的分簇,使得每个传感器节点与相应簇头之间的传输距离最小.仿真结果表明:与只考虑最小化簇内距离的中继节点放置算法相比,本算法在降低重传率和延长网络生命周期方面都有较大的改善.     

基于CDM的GHP时隙分配模型和算法研究

为了优化空中交通流量管理,降低延误,对基于CDM的GHP时隙分配模型和算法进行了研究。首先对GHP、CDM以及时隙分配的概念进行了简介;在此基础上,重点论述了基于CDM的GHP时隙分配模型和算法;最后,总结出基于CDM的时隙分配的关键问题和未来研究方向。     

WSANs中一种基于能耗自适应的多反应节点的选择算法

为减少无线传感器反应网络(WSANs)中传感节点和反应节点间数据包的传输距离及传输能耗,在分析了传感节点与多个反应节点共存模型的基础上,提出了一种分布式的跳数有限且能耗自适应的多反应节点选择算法,并给出了相应的最优解决方案的整数线性规划(ILP)描述.该算法在修改了贪婪转发路由算法的基础上,通过限定传感节点到反应节点的跳数以及重新计算从每个用于数据转发的传感节点到每个反应节点的能耗,来达到保证实时收集数据条件下降低网络总能耗及数据传输总距离的目的.仿真实验表明,该算法能够有效地实现数据收集的实时性与网络总能耗之间的平衡.图3,参8.     

面向高效节能和拥塞优化的 WSN 数据汇集算法研究

无线传感器网络应用中经常需要对信息进行查询,而查询主要通过数据汇聚完成。过多的数据查询必然引起能量的快速消耗。通过分析无线传感器网络中基于查询的数据汇聚算法,并设计实现了基于树结构的数据汇集算法;并引入了能量估算模型和延时抖动模型,提出基于树结构的汇聚改进策略;同时基于 TOSSIM 仿真平台建立WSN网络;调节不同参数数值,测试数据汇聚算法的成功应答率、总能量消耗、总传输次数和总延迟等性能指标。实验表明：该改进算法通过数据汇聚算法在能源消耗和传输拥塞控制上达到较好的表现。     

一种WSN中能量有效的分布式检测和功率分配算法

针对并行估计结构的无线传感器网络,讨论了无线传感器网络中的分布式估计问题,提出了一种能量有效的分布式估计算法,并对相应的功率分配问题进行了阐述。系统对于同一观测目标采用多发送单接收模式,由汇聚中心依据观测区域内的所有传感器节点发送的信息对观测对象做出估计,该算法基于LMMSE准则,考虑总能量受限和各支路信道状态信息两方面的因素,在满足一定系统性能要求的前提下,选定部分节点作为活动节点传输数据,并参与相应的功率分配,关闭未被选中的节点电源,从而实现有效的节能,进而延长无线传感器网络的生命周期。实验结果表明,该分布式估计的功率分配算法下的系统性能以及估计值的均方误差性能明显优于基于平均功率分配算法。     

基于节点-时隙调度的WSN传输性能提升策略

针对无线传感器网络在传输过程中存在的吞吐量不足、时延较大、能耗过高等服务质量(QoS)问题,将动态顶点染色算法进行改进并和差分进化算法结合,提出基于动态节点染色的时隙调度算法.在信息种群的传输过程中,依据节点信息的重要程度为节点划分优先级;通过顶点染色将优先级不同的节点标注,为不同优先级种群预留时隙;通过对节点-时隙的动态调度完成对网络性能的提升和优化.在Matlab平台上进行对比仿真试验,结果表明:和现有的方法相比,此方法能让网络的吞吐量最多提升44.5%,时延最多减少12.5%,能耗最多降低20.8%,有效提升了无线传感网络的传输性能.     

一种无线传感器网络的最小能耗路由算法

针对无线传感器网络能量有效性问题,结合真实网络中节点的功率只能在离散值中选取的特点,研究了最小能耗路由算法。以经典能耗模型为基础,给出了理想情况时的最小能量路径,认为其是一个线性规划问题,最终给出了尽量逼近理想情况的最小能量路径算法——最近最优点路由(Proximate Optimal-Point Routing,POPR)算法。POPR算法基于地理位置信息,具有分布式、在实际中更易于实现的特点。最后,对算法的性能进行了仿真分析,并与多种经典算法进行了比较分析,结果表明该算法在节点密度比较高时,具有较好的性能。     

WMSNs中粒子群优化的多径流量分配路由算法

针对无线多媒体传感器网络(WMSNs)节点能耗问题,提出了一种基于粒子群优化的多路径自适应流量分配路由MATDR-PSO算法。通过建立能效优化模型,将最小能耗和能耗均衡2个特性转化为多目标优化问题;利用粒子群优化算法动态分配多路径上各条链路流量来实现网络的能效优化。仿真实验表明:MATDR-PSO算法能够在降低全网节点消耗总能量的同时保证能耗的均衡特性,显著提高了网络的生命周期。     

能量获取传感器网络的超级电容建模研究

随着能量获取传感器网络的快速发展,超级电容作为一种性能优越的储能元件而被广泛运用于传感器节点的能量存储和管理模块.然而,现有的关于超级电容在能量获取传感器网络系统中作用和地位的认识是比较粗略的.文章首先介绍超级电容的主要建模思路,在进行各模型性能综合分析的基础上,依据超级电容的内部结构及其工作原理,指出了现有模型不可避免的问题;接着提出一种新的建模思路,其能更精确地估计传感器网络获取的环境能量;最后针对未来超级电容建模,提出一些针对性的建议.     

含分布电源配电网多时段线性化二阶锥松弛算法研究

针对分布式电源接入配电网影响系统电压分布和潮流分析、造成系统电能质量下降的问题,建立系统优化模型,对系统电压、潮流进行分析与优化,提出含分布式电源的配电网多时段线性化二阶锥松弛优化算法。对分布式电源接入的配电网进行潮流分析,建立分布式配电网最优潮流优化模型;对分布式配电网潮流优化模型进行简化处理,针对潮流分析中非凸非线性,提出多时段二阶锥松弛优化算法;针对电容器组、有载调压变压器的非凸非线性问题,进行分段线性化处理。仿真结果表明,提出的算法能合理调度有载调压变压器、电容器组和分布电源的出力,有效降低网损,减小电网电压偏差。     

无线传感器网络的特点及其能量优化策略

无线传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络,是一种以采集数据、发送数据和通信为目的的新型网络;能量优化策略是在一定的分簇算法基础上提出的,也就是在网络中的节点按照一定的分簇算法形成簇后,再应用优化策略,能够为网络节省能量,从而延长网络的生存期;介绍了无线传感器网络的特点,并提出了一种能量优化策略,以进一步减少能量消耗。     

认知无线网络频谱协作感知能耗与吞吐量的凸优化研究

针对认知无线电(cognitive radio,CR)双门限频谱协作感知能量效率与吞吐量优化的问题,提出了利用凸优化理论使能量效率与网络吞吐量达到最优平衡.在能耗一定条件下推导吞吐量关于虚警率与检测率等参数的目标方程;然后,对虚警率和检测率作合理约束,利用凸优化理论对吞吐量方程分析,推导出最优化目标函数的服从条件在一定范围内,关于感知时间与较大门限值满足联合凸或分别凸,吞吐量目标函数的变形在一定范围内,关于感知时间与较大门限值满足联合凸或分别凸;最后,利用凸优化工具获得感知时间与感知门限的最优值.理论分析和仿真结果表明,在能耗一定条件下,对于较为广泛的信噪比区间,该优化方案均可明显提高网络吞吐量及双门限认知无线电频谱协作感知的能量效率.     

CCSA:一种能耗均衡的候选簇首选择算法

LEACH协议忽略了节点剩余能量在簇头选举中的重要性,使得能量低的节点可能成为簇头而过早死亡而影响整个网络生命周期.为此,提出了按节点剩余能量进行分级的思想,使得级别高的节点更容易被选举为簇头,另外,对于非簇头节点接收到的多个候选簇头发送的广播消息,根据剩余能量和距离因素综合评价后再选择加入簇.在传输模式上,簇头融合簇内数据后采用多跳方式发送至sink节点,为了使网络能量消耗更均衡,采用非均匀分簇的思想,避免靠近sink的簇头能量过早耗尽.仿真结果表明,本文提出的算法能均衡网络负载,提高网络生命周期.     

大型公共建筑能耗监控系统研究

建立一个大型公共建筑能耗监测平台,获取建筑各分类分项能耗数据.能耗数据传输至数据中心进行分析处理,把分析处理结果通过网页以图表等形式对外公布.系统按功能分为数据采集子系统、数据传输子系统和数据处理子系统.基于能耗数据监测平台应用模糊控制技术对建筑能耗引入监控环节,约束大型公共建筑的能源消耗,提高建筑运行能效.     

保证服务质量的最小能量无线传感器网络路由算法

为了减小无线传感器网络(wireless sensornetwork,WSN)的路由能量开销,同时保证数据传输的服务质量,提出了一种新的路由算法,称之为DEER(delay-constrained energy efficient routing)算法。DEER算法的核心思想是将路由选择和传输速率控制相结合。算法首先采用概率分析方法,估计出最优的总跳数以及相应的传输速率;然后再逐跳选择出后续节点,构成整条路径。理论分析和计算机仿真结果都表明,在现有的路由算法中,如果端到端传输时延变小,那么能量消耗将呈指数上升趋势;而在DEER算法中,二者的关系将从指数退化成多项式关系。可见,DEER算法不但保证了端到端传输的服务质量,而且大幅度地降低了路由能量开销。     

基于OODA的能量采集型无线传感器及执行器网络系统应用

无线传感器/执行器网络因为其感知能力与执行能力相结合的特点,非常适合精准农业应用.太阳能具有方便采集、清洁、可再生等特性,是践行精准农业绿色可持续发展,减少资源消耗和保护生态的重要手段.基于观察(Observe)、定位(Orient)、决策(Decide)、执行(Act)的OODA循环模型,将能量采集技术与无线传感器/执行器网络技术有效结合,研究适合无线传感器/执行器网络系统的OODA循环模型.在此基础上,提出一种能量采集型精准农业无线传感器/执行器网络系统框架,分析其组成结构、工作模式,并给出部分软硬件的参考设计及设备选型.由于能量采集机制和精准农业应用的独特性,提出了部分需要研究的关键技术,为下一步研究工作指明了方向.