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...     

改进LEACH的传感器网络分簇路由算法

针对当前无线传感器网络分簇路由算法存在的节点能耗不平均、 节点过早死亡等缺陷, 提出一种改进低功耗自适应分簇(LEACH)的无线传感器网络路由算法. 首先针对无线传感器节点过早死亡的问题, 引入簇半径动态确定方式, 将整个无线传感器网络划分为多个不均匀的簇; 然后考虑簇首能量消耗过快的问题, 结合簇首所在位置和节点剩余能量选择每轮中的簇首; 最后改进数据传输机制保证节点能量消耗均衡, 并在MATLAB 2014平台上对无线传感器网络分簇路由算法的性能进行测试. 测试结果表明, 改进LEACH算法较好地解决了节点过早死亡的难题, 延长了无线传感器网络的寿命, 平衡了各节点能量消耗, 整个无线传感器网络的性能显著优于其他对比算法.     

Topology Optimization for Urban Traffic Sensor Network

This paper presents an optimized topology for urban traffic sensor networks. Small world theory is used to improve the performance of the wireless communication system with a heterogeneous transmission model and an optimal transmission radius. Furthermore, a series of simulations based on the actual road network around the 2nd Ring Road in Beijing demonstrate the practicability of constructing artificial ＂small worlds＂. Moreover, the particle swarm optimization method is used to calculate the globally best distribution of the nodes with the large radius. The methods proposed in this paper will be helpful to the sensor nodes deployment of the new urban traffic sensor networks.     

无线传感器网络中移动节点的分布优化问题

为了降低无线传感器网络的总体能耗,保证信息的有效采集,针对无线传感器网络节点的分布优化问题进行了研究.给出了无线传感器网络覆盖控制模型的精确数学定义,并利用节点的移动性,提出了一种基于遗传算法的分布优化机制.仿真结果表明,该方法能够在目标区域内以相对较小的代价完成传感器网络节点的分布优化,降低网络的能耗,提高网络的整体覆盖率.     

基于证据理论加权融合的无线传感器网络路由算法

针对当前无线传感器网络路由算法存在数据传输成功率低、 网络时延长和丢包率高等缺陷, 为获得更优的数据传输结果, 提出一种基于证据理论加权融合 的无线传感器网络路由算法. 首先引入聚类分析算法对无线传感器网络进行分簇, 使簇首的分布更均匀, 解决簇首过于集中、 簇成员节点分配不合理的问题; 然后采用证据理论计算剩余能量、 节点间通信距离、通信能耗的权值, 并根据权值对每个节点的性能进行综合评价, 根据综合评价结果选择每个簇最合理的簇首; 最后与其他无线传感器网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 相对于对比算法, 该算法数据时延均值和丢包率均大幅度减少, 改善了数据传输成功率, 使节点之间的能耗更均衡, 延长了无线传感器网络的生存周期, 建立的无线传感器网络路由可靠性更高.     

无线传感网络覆盖中网络拓扑结构设计方法

无线传感网络覆盖可以合理分配网络的空间资源,更好地完成环境感知、信息获取等任务,当前无线传感网络覆盖方法不能对传感网络进行全面覆盖。提出一种新的用于无线传感网络覆盖的网络拓扑结构设计方法,将层次型拓扑结构作为无线传感网络拓扑基本结构,对其进行详细分析后,提出能量高效的拓扑控制算法:以同一概率周期性随机选择簇头,令无线传感网络的总体能量消耗均衡分配至各传感器节点中,实现簇中成员节点数据的均衡分布,完成无线传感网络拓扑结构的设计。实验结果表明,设计的网络拓扑结构可以合理调节传感节点的距离,可以覆盖整个无线传感网络,减少重复覆盖,具有很好的覆盖优化效果。     

基于证据理论加权融合的无线传感器网络路由算法

针对当前无线传感器网络路由算法存在数据传输成功率低、 网络时延长和丢包率高等缺陷, 为获得更优的数据传输结果, 提出一种基于证据理论加权融合 的无线传感器网络路由算法. 首先引入聚类分析算法对无线传感器网络进行分簇, 使簇首的分布更均匀, 解决簇首过于集中、 簇成员节点分配不合理的问题; 然后采用证据理论计算剩余能量、 节点间通信距离、通信能耗的权值, 并根据权值对每个节点的性能进行综合评价, 根据综合评价结果选择每个簇最合理的簇首; 最后与其他无线传感器网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 相对于对比算法, 该算法数据时延均值和丢包率均大幅度减少, 改善了数据传输成功率, 使节点之间的能耗更均衡, 延长了无线传感器网络的生存周期, 建立的无线传感器网络路由可靠性更高.     

无线传感器网络中基于信号博弈模型的队列管理机制研究

无线多跳传感器网络中的无线节点为了延长生命期,可能发送虚假能量信息来逃避成为簇头节点。运用信号博弈理论对无线节点的这种自私行为展开研究,并建立簇头选举博弈模型。运用区分服务的队列管理机制使簇头节点获得更高的传输性能,增加簇头节点的收益,抑制自私节点用虚假能量信息逃避成为簇头节点的自私行为。模拟实验证明,基于信号博弈的CHQM-SG算法可以有效的抑制无线网络中的自私行为,提高了无线网络的生命周期和性能的稳定性。     

一种低耗的无线传感器网络状态监测方法

传感器网络包含大量的微型无线传感器节点,并以无人值守的方式工作。为了有效地管理传感器网络,提出了一种模型辅助的传感器网络状态监测方法来支持传感器网络的状态监测,该方法的思想是在基站与节点上建立描述传感器网络状态的变化模型来辅助传感器网络状态的监测。实验结果表明:这种方法能够降低传感器网络状态监测的能量消耗。     

一种能量消耗平衡的线性无线传感器网络调度策略分析

考虑应用在公路、桥梁、隧道和地铁等场合的线性无线传感器网络,其线性和多跳传输特征造成能量不平衡消耗,靠近基站的节点需要转发大量数据,因此自身能量很快耗尽导致网络监控失效.以线性网络、均匀部署为研究内容,采用适当的调度策略平衡能量消耗,从而解决能量消耗不平衡问题.将节点转发信息的能量消耗和能量平衡作为约束条件,采用非线性规划方法建立一种线性传感器网络调度策略,通过调整节点到下一跳的距离和转发的数据量来平衡能量消耗,延长网络寿命.对影响网络寿命和节点效率的因素给出了详细分析,对节点之间不同传输距离的能量消耗给予了详细讨论,并进行了仿真.仿真结果表明,通过优化节点间通信距离和流量能够平衡能量消耗,延长网络寿命.     

带执行器节点的无线传感器网络协议研究

对带执行器节点的无线传感器网络系统的结构和特点进行介绍和分析,比较了带执行器节点的网络系统与普通的网络系统之间的不同．根据充分利用执行器节点的供电和通信能力,减少传感器节点的能耗的设计思想,设计了一种可行网络通信协议和执行器决策算法．然后利用无线传感器网络能量模型和网络通信模型对该协议进行能耗和网络响应时间分析．最后对本协议进行仿真分析,比较执行器节点存在和不存在两种网络的网络性能,结果说明利用系统中执行器节点的特性设计网络通信协议,可以有效地提高网络系统的事件响应时间和单事件能耗性能．     

基于网络编码的无线传感器网络功率管理

无线传感器网络中进行数据采集及其运算时均采用电池驱动,能耗便成了无线传感器网络设计时最应考虑的关键因素.采用网络编码时,中间节点发送的数据包是其接收信息的线性组合,传输一定大小数据包时最小化数据传输次数,传输次数越少,功率消耗也越少.分析了网络编码时无线传感器网络传输过程及其节能的原理,比较了是否采用网络编码的2种无线传感器网络传输方式的能效.结果表明,采用网络编码技术,可以有效地减少传输总功率,延长无线传感器网络的生存时间.     

综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法

针对目前无线传感器网络分簇算法的能耗不均衡、网络生命周期短等问题,设计一种综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法.首先根据传感器节点与基站节点间的距离,将节点合理划分到相应的簇中;然后引入负载均衡因子,建立无线传感器网络的数据聚合路由,节约数据传输能量;最后采用MATLAB2014工具箱进行性能分析.结果表明,该算法的节点能量利用率较高,能保持传感器节点能量消耗的均衡,且网络生存时间较长.     

基于距离和分布的无线传感器网络分簇算法

考虑随机分布节点的剩余能量以及节点相对基站的位置,针对基站位置的非均匀无线传感器网络,提出了一种基于节点位置和分布密度的多跳自组织分簇算法．该算法在分簇准备阶段,根据节点分布密度和相对基站的距离确定分簇的半径,均衡分簇能耗;在簇头选举阶段,利用节点的剩余能量和节点连接密度信息,选择最优的节点成为簇头;在分簇建立阶段,限制分簇跳数,有效降低簇内通信量．通过一系列的仿真实验,验证了算法在节点均匀和非均匀分布情况下均能取得较好的性能,建立更为均衡的分簇结构,显著提高网络生存周期．     

混合式无线传感器网络能量有效路由协议研究

针对LEACH和PEGASIS两个经典路由协议在节点节能方面存在的不足,且只适用于小规模无线传感器网络,提出一种可应用于大规模网路中的混合式路由算法。该算法综合了LEACH和PEGASIS路由协议,它先根据LEACH分簇,并选举能量较多的节点充当簇头,属于同一簇内的节点形成一个链,簇内节点只和邻居节点通信,从而减少了簇...     

一种区间型联系数的WSN路由选择算法

通过区间型联系数建立决策模型是解决多属性决策问题,具有方法简单、计算量小的特点,非常契合无线传感器网络资源受限的特点。针对无线传感器网络中路由能量消耗不平衡,提出一种基于区间型联系数的无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)路由选择方法,对节点剩余能量、可靠性、方向、邻居节点个数等多属性进行综合评价,利用相对贴近度进行排序选择转发节点,并在属性决策中利用熵权法对多评价目标因子赋权,以避免属性权重选取时的主观性,最终形成路由路径。仿真结果验证了该算法在平衡网络能耗、延长网络生存时间等方面表现出良好的性能     

基于多准则决策方法的WSNs不等簇数据收集算法

针对多对一的无线传感器网络"热点"问题,提出了一种基于多准则决策方法的不等簇数据收集算法(unequal clustering data gathering algorithm based on multiple criteria decision,UCDGAMCD).采用直觉模糊层次分析法和层次模糊积分的多准则决策方法来竞选簇首,提出了一个新的簇首竞争半径,使其能够适应节点能量异构及节点非均匀分布的网络环境.根据邻居簇首的剩余能量和传输能耗,提出了簇首间按比例分配传输数据的路由方式,使其能量消耗更加均衡.仿真结果表明UCDGAMCD在节点均匀和非均匀分布的两种实验场景中都获得了较长的网络寿命.     

基于城市照明的区域性感知模型

物联网中的无线传感网络有两个基本问题:网络节点的均匀覆盖和节点能量的消耗。对此,本文提出一种基于城市照明的区域性感知模型,将无线传输节点嵌入在公共照明系统中,形成了一个均匀覆盖整个区域、没有能量异构问题的无线传输网络,通过射频识别(RFID),感知区域中的人和物的类别、意图、位置等,同时提供人和物从区域中获得所需要的信息服务。并将该模型在某国际科技园中实现,建立了一个初级的物联网"感知区域"。     

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。     

基于分布式算法在WSN中的能耗最小化优化研究

如何有效利用节点能量并延长网络的生存期是研究无线传感器网络的一个核心问题.在已有的集中式算法的基础上,提出了一种分布式优化的方法,使无线传感网络中无损数据收集时的能量消耗最小化,此方法主要是通过将传输功率和压缩传输速率进行合理的配置来实现,运用拉格朗日对偶分解法,可以把能量最小化这个问题分解为能够被传感节点本身分布式解决的子问题.通过仿真结果可得,分布式算法相比集中式算法能使目标函数更快收敛从而达到能耗最小化.