基于ZigBee网络的自适应剪枝能耗均衡路由算法

在ZigBee网络中建立两个节点的通信时,为了既保证路径中总的能量耗费最低,又令路径中不包括剩余能量较少的节点,尽量延长网络的寿命,提出了基于ZigBee网络的自适应剪枝能耗均衡(AP-ECB)路由算法.该算法包括两个改进的策略:自适应剪枝策略和能耗均衡策略.自适应剪枝策略采用有效的剪枝策略令更多的节点进入休眠状态,节约了能耗;能耗均衡策略规避了将剩余能量较少的节点选入路径,保证了ZigBee网络的可用性.对AODVjr和AP-ECB路由算法进行了仿真验证,结果表明:AP-ECB路由算法选择的路径能耗更少,同时遇到的死亡节点更少.     

传感器网络基于邻居信息量化的能量平衡路由

针对地理位置路由中数据包的平均传输能耗随时间推移急剧增加的问题,设计并实现了一种基于两跳邻居信息量化的能量平衡路由协议(TNEB).节点通过Hello报文获得两跳范围内的邻居节点信息,TNEB根据两跳邻居信息确定一个贪婪转发候选节点集合.依据邻居节点的数据流拥塞度和能量平衡度,从候选节点集合中选择最佳的邻居节点完成数据包的转发.测试结果表明,在平均邻居节点数为15的网络拓扑上,TNEB算法的平均能耗比Greedy-2和GPSR算法分别降低了26.7％和48.8％,端到端延迟分别减少了19.9％和31.8％.     

一种基于地理位置的无线传感器网络服务质量路由算法

基于传感器节点的地理位置信息与网络传输路径的能耗模型分析,提出一种无线传感器网络服务质量(QoS)路由算法.将多跳传输路径中的转发节点序列控制在以源节点与汇聚节点连线的一定区域内,尽量拟合源节点与汇聚节点连线传输,有效控制了传输路径.并对QoS路由算法提出改进,转发节点根据当前实时QoS约束动态地调整传输区域的大小以及优化下一跳选择机制,使传输路径最大程度拟合源节点和汇聚节点之间的连线,达到路径传输能耗最优.仿真实验表明,该QoS路由算法在满足网络QoS约束的同时,节省了网络的能耗,延长了网络生存时间.     

面向节点失效问题的无线传感器网络拓扑自愈算法

为了解决节点失效问题,建立了无线传感器网络模型,对节点失效问题进行了形式化描述和分析,并结合传感器网络拓扑需求归纳出拓扑愈合的约束:网络连通、路径代价降低和度约束.该问题属于NP-hard问题,因此设计了一种近似的拓扑愈合算法TCS-CA,通过恢复失效节点的单跳邻居间可达性来实现拓扑的自愈.该算法包括3个执行阶段:单跳邻居的连通恢复、子集合并和全局连通恢复,依次执行这些阶段后能够逐步愈合拓扑.仿真实验结果表明,当选取合适的β,λ等参数时TCS-CA算法不仅能恢复网络拓扑的连通性,还能有效地延长WSN生命期,与TCS算法相比最高可获得约13%的生命期增率.     

基于邻域势函数的无线传感器网络模糊分簇算法

为解决冶金工业中网络拓扑稳定情况下的分簇问题,提出了一种基于节点邻域势函数的无线传感器网络模糊分簇算法.该算法将邻居节点的势函数信息作为模糊C均值隶属度矩阵的权值,用于网络分簇,提高了网络的负载均衡指数,确保分簇更加均衡.仿真实验表明,与LEACH相比,该算法使网络生命周期提高了93.6%,大幅延长了网络生命周期.     

基于WSN分布式聚类均衡路由算法的优化研究

有效减少网络能耗,从而提高整体网络寿命是无线传感网领域中的关键问题,LEACH和DEBR等分簇路由算法可以初步提高网络寿命和网络延展性.研究了簇头选择、簇的形成和数据路由3个阶段,提出了一种基于能量均衡的分布式聚类均衡路由算法,通过传感节点的剩余能量、邻居个数以及簇头能耗的混合权重来选择簇头和分簇,考虑每条路径的消耗来选择最佳路径,有效改进了LEACH随机选择簇头节点和DEBR传送延迟导致的网络分割和能耗不均等问题.仿真结果表明,该算法有效平衡并降低了节点能耗,使得网络中生存节点数在相同周期内有较大提升,从而延长了整个网络的生命周期.     

一种无线传感器网络中的虫洞攻击检测算法

分析了无线传感器网络中的虫洞攻击的特点,根据某些路径变短和某些节点的邻居数增加的特点,提出了一种无线传感器网络中虫洞攻击的检测算法.首先在边界部署一些源、目的节点对,然后利用路由发现过程来发现跳数异常少的可疑路由.通过检查邻居节点数来检测可疑路径上的每个节点,如果节点的邻居数增加,则该节点为被感染节点,网络中存在虫洞攻击.被感染节点被从网络中隔离,以避免更大的破坏.实验结果表明该算法具有较低的漏报率和较高的准确性.     

k-不相交路径的容错拓扑控制算法

针对无线传感器网络中拓扑控制算法优化目标单一的问题,提出一种既能优化网络能量效率,又能保证网络容错性的k-不相交路径的容错拓扑控制算法.首先,构建传感器节点到sink节点的k条不相交路径,通过增加冗余链路以提高网络的容错性;其次,选择路径能耗、路径中节点功率的标准差及路径跳数检测路径质量;最后,建立多目标规划,并利用智能优化算法对其进行求解,根据k值的不同对路径进行择优选择以达到降低网络能耗并延长网络寿命的目的.仿真实验结果表明,由该算法构造的网络拓扑能有效降低网络能耗,延长网络寿命并提高网络的容错性.     

分离航天器网络动态连接

不同于地面无线传感网络,分离航天器网络拓扑具有动态、随机特性。首先,基于计算机几何理论如Delaunay Triangulation,Voronoi Diagram建立分离航天器动态拓扑网络。通过分析网络拓扑结构的邻接矩阵中节点间的关系设计邻接矩阵算法得出各网络节点对应的感知半径、通信半径、邻接矩阵,最后得到了基于时空演变的节点间邻居关系的"星图",直观地反应了分离航天器网络节点动态连接的连通性和覆盖度。     

利用节点度的无线区块链转发机制

针对目前区块链系统中传播区块消耗大,难以适配无线环境下动态变化网络拓扑的问题,设计了一种基于节点度的无线区块链转发机制,通过复杂网络传播模型确定最低转发下限,在综合考虑能量消耗、吞吐量和安全性的条件下确定最优的转发比例。节点根据自身度指标与转发比例确定转发消息的邻居数量,通过节点邻居的度信息,分布式调整向邻居发送消息的概率,提高了网络中消息的递送效率。仿真结果表明,所提机制性能与洪泛机制相近,但消耗大大减小,各项性能均优于传统的Gossip机制。