生物友好的认知水声网络路由协议

针对海洋生物与传感器节点共用水声信道、生物占用信道使传统水下路由机制失效的问题,提出了水声网络跨层认知决策机制,设计了生物友好的认知水声网络路由协议。该协议将海洋生物作为主用户,确定生物-节点干扰区域,支持信号定向发送并且采用绕路策略避免对海洋生物的干扰。实验结果表明,与经典的矢量转发路由、多跳矢量转发路由等水下路由协议相比,新协议下的数据包投递率分别提高了52.6%和22.5%,节点的能量消耗分别降低了40.4%和56.8%,端到端的延时性能有了较大改善,解决了传统路由机制中仅通过传感器节点间的优化实现最短路由路径而没有考虑生物使建立的路由路径失效的问题。     

基于虚拟力和果蝇优化算法混合控制水声传感器网络部署策略

提出了基于改进的虚拟力和果蝇优化(Virtual Force and Fruit Fly Optimization,VFFO)算法混合控制水声传感器网络部署优化的方法.该方法首先通过虚拟力算法对传感器节点的初始部署进行优化,以得到较好的初始部署状态;然后通过改进的果蝇算法对水声传感器网络进行重部署,同时分析了算法的移动部署能耗问题.仿真结果表明,该算法在相同能耗下能够得到更高的网络有效覆盖率.     

感知能力异构的无线传感器网络优化部署机制

为了在满足网络覆盖要求的前提下,降低网络配置所需经济成本、延长网络生存时间、提高通信质量,研究由感知能力不同的传感器所组成的传感器网络的节点部署问题.采用了节点配置值、网络配置总值和节点数目3个指标,反映网络的配置水平、经济成本、通信质量和能耗情况.该文给出了问题的整数线性规划模型,并指出这个问题是NP完全的.提出了近似但计算有效的贪婪优化部署算法.通过找出最佳部署位置、传感器类型和感知方向,实现网络的优化配置.仿真结果表明,该算法可以降低网络配置成本和工作节点数,具有较好的优化部署效果.     

机会网络中高效低时延多摆渡节点路由算法

针对机会网络中带网关节点的多摆渡节点路由算法(MMFGW)存在部分区外消息冗余等待、数据转发次数偏多和相邻区摆渡节点之间无协作的情况,提出了一种新的多摆渡高效低时延路由算法(ERMF)。当网关节点的邻居节点有数据发送时,ERMF算法通过查询跨层旁听机制建立区外属性表,确认表中有匹配,则数据不再经过本地摆渡节点转发,而是向网关节点直传。另外,跨区域摆渡节点之间相遇时,通过彼此交换自己区域内的节点信息获取属于本区域内的有效数据,这2种直接通信的协作机制均可优化节点间单一的数据交互方式,促进区域间数据的快速传输,在不影响原有数据传输功能的前提下降低数据分组时延和转发开销。仿真结果表明,与MMFGW算法和节点中继算法相比,ERMF算法的数据分组转发开销和平均端到端时延分别降低了8.1%和7.3%以上。     

水声传感器网络节点自定位的遗传算法优化研究

水声传感器网络节点自定位技术是传感器网络在海洋环境监测应用的基础。针对质心算法在随机分布中定位精度较低的缺点,采用信标节点与未知节点之间的距离作为约束,并对该约束采用泰勒级数方式展开;由此建立相应的数学模型,通过遗传算法对该模型进行优化;此外,根据信号传播特点,采用的是等高线传输模型。仿真结果表明,该方法能够实现水声传感器网络未知节点的有效定位。     

WPAN Mesh网络中基于服务器的高效路由算法

基于IEEE802.15.5的高速无线个域网(wireless personal area network,WPAN) Mesh网络中的基于服务器的路由算法(server routing,SR)在链路状态信息注册阶段和最优路径建立阶段均存在冗余的开销和操作.提出一种高效率低时延的路由算法(high-efficiency and low-delay routing algorithm,H.RA).在HLRA算法中引入了广播链路状态注册消息机制和缩短中继列表长度机制,从而利于更快速地建立最优路.理论分析和仿真结果表明,与SR算法相比,HLRA算法在保持包的投递率不变的前提下,减小了网络开销,降低了平均端到端时延.     

WPAN Mesh网络自适应快速路由修复算法

针对基于拓扑服务器的路由（server routing, SR）算法在路由修复阶段存在不必要的网络开销和路径修复耗时偏长的问题,提出一种自适应快速路由修复算法（self-adaptive and fast route recovery algorithm,SFRR）。SFRR算法采用了“捎带式”发布源节点信息和自适应路由修复2种新机制,以达到降低网络开销和更快速地进行路由修复的目的。理论分析和仿真结果表明,与SR算法相比,SFRR算法减小了网络开销,缩短了路由修复的平均时间,降低了数据分组的平均端到端时延。     

延长网络生存期的水声传感器网络路由算法

为延长水声传感器网络的"寿命",采用基于位置和能耗的混合传输机制,提出一种能量高效的路由算法。由该算法所确定的转发节点位置较优,节点的剩余能量也相对较多。仿真结果表明:该算法不仅能使节点的能耗最小化,而且能均衡各节点的能量消耗,可有效地延长网络"寿命"。该算法是一个可扩展能量有效的路由协议。     

基于ALOHA多址协议的水声传感器网络仿真研究

在水声信道长时延扩展、强多径干扰、强烈随机时-空-频变等恶劣传输条件下设计水声传感器网络多址协议是一项挑战性极大的任务.本文对ALOHA多址协议下水声传感器网络的性能进行仿真研究,首先利用网络仿真软件Opnet建立了ALOHA水声传感器网络模型,并分析了节点数目、数据包产生的平均间隔、数据包帧长等网络参数对网络性能的影响.仿真实验结果表明:根据负载、节点数等网络参数对数据包帧长进行适当设置,将可优化ALOHA网络的吞吐性能.     

水声传感器网络及其在海洋监测中的应用研究

针对海洋监测水声传感器网络中的基础性问题,分析和总结了近年来相关的主要研究方向和重要研究成果。同时,深入讨论了海洋监测水声传感器网络研究所面临的挑战和亟须解决的问题,为今后的研究提供了方向。     

基于压缩感知的水声传感网络通信方法

现有研究主要针对单个传感器节点发送数据的情形,传输效率不高,而多个传感器节点同时发送数据,可以提高传输效率,但存在用户数据之间的干扰.将压缩感知应用于水声传感网络中,提出一种可实现多节点同时传输数据的大容量协作通信方法,利用传感器节点数据的稀疏特性,将多个源节点数据同时传输等效为压缩感知中的测量过程,证明了多节点并发传输过程的传输特性可以满足压缩感知中的测量矩阵的约束等距性要求.目的节点通过重构算法,可以恢复多个并发传感器节点的数据.     

一种用于水声通信网的多址接入协议

海洋信息获取、环境监测、海岸防御等各种应用都迫切需要研究开发高效可靠的水声通信网.针对水声信道条件恶劣、频带受限的特点,提出了一种基于RTS/CTS的多信道接入协议,该协议利用公用码字进行RTS-CTS交换实现业务信道的预约,提高了网络效率.仿真实验结果表明,该协议具有较好的网络性能.     

声传感器网络路由协议设计

声传感器网络是一种有效的情报侦察手段,路由协议是其关键技术之一.介绍了声传感器节点的组成,对路由协议的网络环境做出了假设,提出了路由协议的架构和机制.     

水声通信技术研究进展

介绍水声通信技术的发展历程与技术现状.围绕水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学)水声通讯课题组的研究方向,介绍课题组在水声信道传输特性与匹配方法,水声语音、图像、数据通信技术研究,水声网络与立体通信等领域的研究进展和研究成果.     

不确定传播时延下的水声网络保护间隔设定

水下声波的传播时延及波动远大于无线电波,许多借鉴陆地无线电波通信网络原理设计的水声传感器网络协议未能充分考虑和利用水声传播及其时延变化特性.据此给出了时分多址协议中相继传输数据包的冲突模型,分析了保护间隔与簇头节点和传感器节点距离之间的关系,并给出了保护间隔的设置方法.理论分析和仿真表明,提出的保护间隔设定方法改善了传统保护间隔设置偏向保守的缺点,可有效提升水声传感器网络的性能和效率.     

基于距离门限的水声网络自适应路由协议

针对水声传感器网络长时延和高能耗的问题,提出了基于距离门限的自适应路由协议ARBDT (Adaptive Routing Protocol Based on Distance Threshold)。该协议采用单路径逐跳信息传输方式,节省了路由开销;同时根据网络密集程度自适应地调整距离门限,抑制了冗余节点的回应,降低了控制包冲突的概率,使发送节点能快速获取转发节点。仿真结果表明,与SBR（Sector Based Routing）协议相比,ARBDT协议能缩短时延,降低网络能耗,从而获得更好的性能。