煤矿井下WSN容错性时间同步算法的实现

为了提高井下时间同步精度,针对无线传感器网络对节点同步精度要求高、鲁棒性强以及时间同步协议普遍容错性较低的特点,提出一种面向煤矿井下的无线传感器网络容错性时间同步算法。该算法结合煤矿井下结构的特殊性,采用动态选举时间基准节点和避免重复发送策略,增强了网络的可扩展性,对于新加入节点可迅速收敛。在洪泛时间同步协议算法的基础上,利用概率统计学中的残差分析理论改进线性回归算法并进行差错判断,剔除井下异常数据点对拟合曲线的影响,抑制由异常数据导致同步误差的大幅度跳变,提升无线传感器网络(WSN)同步算法的容错性和可靠性。实验证明,该算法可在网络拓扑不断变化的情况下达到一定的同步精度,可保持网络稳定性,满足井下同步精度需求。     

基于可信度的簇间多跳LEACH算法

通过分析低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)和基于可信度的低功耗自适应集簇分层型协议(TE-LEACH)算法的不足,提出一种基于可信度的簇间多跳低功耗自适应集簇分层型协议(TEM-LEACH)算法.该算法既考虑簇头节点传输数据的可信度,又引入网关节点构建路由主干网,保证数据经过最少的跳数传输到基站,有效地延长无线传感器网络生存时间,增加了LEACH算法的适用范围.     

无线传感器网络中分簇时间同步算法的设计

根据低功耗的要求,提出一种分簇时间同步算法(CTSA),该算法利用LEACH分簇原理,将整个网络分成不同的簇,簇首节点之间的同步采用精度较高的双向同步交换机制,且在选择与上一级簇首节点交换同步包时,根据距基站的最小跳数为准,以减少多跳累加的影响.而簇首节点与簇内成员节点则采用功耗较低的单向同步原理,结合了无线传感器网络中簇首节点与簇内节点的特点,在精度与功耗上进行折中考虑.实验证明该算法具有较高的同步精度与较低的同步开销,特别适合于终端节点较多的环境中,如环境监测.     

面向多跳无线传感网的IEEE 1588 PTP时间同步优化

有关时间同步的文献, 以及作者之前的研究工作，均表明基于卡尔曼滤波的IEEE 1588 PTP在单跳时间同步中有很高的同步精度和稳定性。在OMNet++仿真平台上，验证了基于卡尔曼滤波的IEEE 1588 PTP在多跳无线传感器网络中的性能，仿真结果表明：在多跳无线传感器网络中，相比于无卡尔曼滤波伺服的IEEE 1588 PTP，基于卡尔曼滤波的IEEE 1588 PTP有更高的同步精度和稳定性，更少的误差传递性，此外，对不同时钟的性能分析也表明：基于卡尔曼滤波的IEEE 1588 PTP 在真实的无线传感器网络中有更好的适应性能。
     

基于分簇的无线传感器网络时间同步方法

对传统的无线传感器网络的时间同步协议进行分析,结合无线传感器网络能量使用要求高的特点,设计一种适合WSN的时间同步算法.在分簇的基础上在簇内建立一个回路,回路上节点顺序单向同步,簇头可以实时监控同步的进行,以实现能量节省的、健壮的协作同步模式.对比实验结果表明,该算法在保证同步精度的前提下可以有效减少通信开销,节省了节点能量.     

面向多跳无线传感网的IEEE 1588 PTP时间同步优化

有关时间同步的文献,以及作者之前的研究工作,均表明基于卡尔曼滤波的IEEE 1588PTP在单跳时间同步中有很高的同步精度和稳定性。在OMNet++仿真平台上,验证了基于卡尔曼滤波的IEEE 1588PTP在多跳无线传感器网络中的性能,仿真结果表明:在多跳无线传感器网络中,相比于无卡尔曼滤波伺服的IEEE 1588PTP,基于卡尔曼滤波的IEEE 1588PTP有更高的同步精度和稳定性,更少的误差传递性,此外,对不同时钟的性能分析也表明:基于卡尔曼滤波的IEEE 1588PTP在真实的无线传感器网络中有更好的适应性能。     

无线传感器网络时间同步CS-TPSN算法研究与仿真

无线传感器网络TPSN(Timing-Sync Protocol for Sensor Network)算法采用中心节点与子节点的双向通信,并通过交换时间信息和计算偏差值,实现无线传感器网络时间同步,有较高的时钟同步精度。但当系统中传感器密度较大时,节点同步跳数将明显增加,在影响同步精度的同时,增加了节点能量消耗。该研究提出了CS-TPSN算法,通过在节点层间进行拓扑结构改进,减少报文数量,优化层内和层间设计,降低算法开销,实现了基于OPNET的建模和仿真分析。     

一种改进的TPSN时间同步算法的实现

时间同步作为无线传感器网络应用的一项支撑技术,对无线传感器网络的设计和应用都很关键.在满足无线传感器网络时间同步精度要求的前提下,应尽可能节约能源,在对现有的时间同步机制进行分析研究的基础上,给出了一种改进的TPSN时间同步算法.并利用网络仿真器NS2对改进的算法进行仿真验证,取得了满意的结果.     

An Improvement of Time Synchronization Protocol Based on FTSP in Wireless Sensor Networks

精确的时钟同步对于很多无线传感器网络的应用来说是非常重要的.虽然每个传感器节点都配备了一个硬件时钟,但是这些硬件时钟会产生不同程度的漂移.现有的泛洪时间同步协议使用线性回归算法对节点的时钟进行漂移补偿,鉴于线性回归算法容易受到异常数据的影响,从而会影响到协议的同步精度.因此提出了一种精度更高、同步误差更小的改进协议,并且采用NS2仿真工具对改进的协议进行了仿真,仿真结果表明改进后的协议能够有效提高同步精度.     

无线传感器网络中一种基于FTSP的时间同步协议的改进设计

精确的时钟同步对于很多无线传感器网络的应用来说是非常重要的.虽然每个传感器节点都配备了一个硬件时钟,但是这些硬件时钟会产生不同程度的漂移.现有的泛洪时间同步协议使用线性回归算法对节点的时钟进行漂移补偿,鉴于线性回归算法容易受到异常数据的影响,从而会影响到协议的同步精度.因此提出了一种精度更高、同步误差更小的改进协议,并且采用NS2仿真工具对改进的协议进行了仿真,仿真结果表明改进后的协议能够有效提高同步精度.     

无线传感器网络时间同步技术进展

无线传感器网络是由大量部署在无线环境中的传感器设备构成的网络,无线节点间的协同操作要求网络节点维护共同的时间,时间同步是无线传感器网络支撑技术;针对传统分类方法中不能有效体现时间同步算法特点的问题,从信息交换是否存在反馈角度对现有时间同步算法进行了重新分类,同时对同步算法的进展情况作了详细描述;新的分类方法能够有效体现算法同步精度和同步能耗等特性:反馈式时间同步机制在同步精度和同步能耗上都要高于非反馈式时间同步机制;最后总结了现有时间同步算法的缺陷并展望了未来时间同步技术的发展方向。     

基于Zigbee的加权质心定位算法研究与实现

讨论了RSSI和LQI在Zigbee无线传感网络中的距离测定,在分析和推导加权质心定位(WCL)算法的基础上,提出了一种加权质心定位与Zigbee技术相结合的节点定位算法,并进行了模拟验证和实践。Zigbee技术的低复杂度、快速计算和低资源配置的特点,使得基于Zigbee的WCL算法在无线传感器网络定位中有非常重要的应用意义。     

Zigbee协议在抽油机监控系统中的应用

介绍了基于IEEE802.15.4的无线网络协议Zigbee的主要特征,利用德州仪器公司的MSP430F169单片机作为微控制器和Digi公司的XBee(802.15.4)实现了基于Zigbee的无线网络,并给出该无线传感器网络在抽油机监控系统中的应用.     

基于能量效率的非均匀分簇无线传感器路由算法

自然环境中的监控节点分布具有天然的不均匀性,如南方有大量水塘的区域,典型的层次路由协议普遍存在节点分簇中的“热区”情况．针对这种监控对象特点,为了提高能量效率确保区域覆盖的有效性和时效性,本文提出了一种改进的非均匀分簇无线传感器网络路由算法．改进算法首先结合节点分布密度优化簇头选举,再对簇的竞争半径进行控制实现非均匀分簇,然后由各簇头计算距离系数和离散系数来确定各簇内部通信方式,最后在簇头之间采用单跳和多跳结合的传输机制．模拟实验结果表明,改进算法能较好地提高网络的能量效率,能显著地延长网络整体的生存时间．     

一种基于LEACH的无线传感器网络改进路由算法

延长网络的生命周期是无线传感器网络研究中的重要问题,针对经典LEACH路由算法分簇机制中存在的不足,提出了一种改进LEACH算法.该算法分簇机制综合考虑了节点的状态以及分簇机制带来的开销,它通过计算每轮网络能量消耗速度来动态调整分簇的策略以减少了分簇机制产生的开销.改进协议将每轮分为簇的建立、簇问路由的形成、簇头簇内的...     

基于K-means++的无线传感网能量高效分簇协议

针对传统无线传感网的分层路由算法中存在着分簇不均匀、簇首数量不固定、簇首位置不合理、节点的可扩展性不足以及数据传输方式比较单一的问题,提出一种无线传感网能量高效分簇协议.该协议在簇的建立阶段基于K-means++聚类算法进行分簇并采用S_Dbw聚类评价指标挑选其最优分簇,在簇的建立阶段,从每个簇中选取簇内剩余能量最高的节点作为簇首;在数据传输阶段,基于节点间的通信代价使用Dijkstra算法来寻找每个簇首到汇聚节点的最优路径.仿真结果表明:该协议可降低节点与汇聚节点之间数据传输的能耗,延长传感网的生命周期,并且在整个网络能量处于较低水平时也可以较好的覆盖整个监测区域.     

基于非均匀分簇和最小能耗的无线传感网络路由算法

摘要：
簇头以多跳方式传输数据到网关时,靠近网关的簇头由于负担较多的转发任务而过早死亡,从而造成了“能量空洞”现象.文中提出了一种基于非均匀分簇的能量有效的无线传感网络路由算法（UCRA）.它包括非均匀分簇算法和最小能耗路由算法2部分.首先提出一种加权的非均匀分簇算法（WUCA）,在分簇时考虑了节点的选票和传输距离.在簇间通信时提出了最小能耗多跳路由算法.它利用位置信息计算最优转发簇头位置,从而指导下一跳簇头的选择.仿真结果表明,UCRA算法能很好地平衡网络能耗,延长网络生命周期.
关键词：
无线传感器网络; 非均匀分簇; 路由算法; 能量效率
中图分类号： TP 212.1
文献标志码： A     

A PUF-Based and Cloud-Assisted Lightweight Authentication for Multi-Hop Body Area Network

Wireless sensor technology plays an important role in the military,medical,and commercial fields nowadays.Wireless Body Area Network(WBAN) is a special application of the wireless sensor network in human health monitoring,through which patients can know their physical condition in real time and respond to emergencies on time.Data reliability,guaranteed by the trust of nodes in WBAN,is a prerequisite for the effective treatment of patients.Therefore,authenticating the sensor nodes and the sink nodes in WBAN is necessary.This paper proposes a lightweight Physical Unclonable Function(PUF)-based and cloud-assisted authentication mechanism for multi-hop body area networks,which compared with the star single-hop network,can enhance the adaptability to human motion and the integrity of data transmission.Such authentication mechanism can significantly reduce the storage overhead and resource loss in the data transmission process.     

考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法设计

传统方法设计无线传感网络路由中,往往忽略了节点的能量消耗以及不同节点能耗的差异性,导致出现节点分布不均匀、路由平衡度较差、整体开销成本较大、能耗高等问题.为此,提出了考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法.构建节点能耗模型,建立无线传感网络梯度和传感器节点之间的信息素,结合蚁群算法求解整体能耗模型,实现无线传感网络...