分簇式无线传感器网络汇聚节点移动策略研究

研究了分簇式无线传感器网络汇聚节点自主移动机制,该机制设定汇聚节点单跳邻居节点集的数据流量发生较大变化时,汇聚节点开始移动.移动的方向为产生主要数据流量的节点集的带权质心方向,移动距离以汇聚节点覆盖最大变化率或节点和汇聚节点距离的数学期望进行限制,使得汇聚节点的移动不会导致当前网络拓扑发生很大变化.仿真实验表明,相比于固定汇聚节点和随机移动汇聚节点,该机制在不同网络规模下都可以更有效地延长网络生存周期,并且节点初始能量越高性能越好.     

一种改进无线传感器网络的环境监测系统设计

为了解决环境监测中远程采集数据的实时传输和对监测数据进行管理分析的问题,设计了一种基于无线传感器网络的远程环境监测系统,通过GPRS技术实现了监测中心与监测终端之间的实时命令控制及数据传输,系统采用了移动汇聚节点的方法,解决节点能量更换频繁且容易产生的"能量空洞"问题,系统测试表明,基于移动汇聚节点的环境监测系统能够延长网络的生命周期,确保各个节点的能量消耗均衡,并且网络整体数据包丢失率和时延与固定汇聚节点的监测系统接近,实现了远程监控数据的实时传输。     

基于无线传感网络的煤矿井下瓦斯与温度监测系统

瓦斯和温度检测是煤矿安全生产中重要的工作,针对煤矿井下布线不方便的特点,提出了利用射频芯片的无线传感器网络来采集和传输瓦斯与温度信息的系统架构.系统由移动节点和固定节点组成.移动节点和固定节点、固定节点与固定节点之间采用无线技术传递信息.固定节点中的汇聚节点收集相应范围内的瓦斯与温度数据后通过载波方式将其传递给地面监控中心.实现了灵活组网、低开销、扩展性好和实时监测的功能,实施效果较好     

一种应用于多跳网络的可调占空比固定时延MAC协议

针对Ad Hoc网络、无线传感器网络等类型的多跳网络中使用传统的基于低占空比的MAC协议会使数据传输的时延随转发节点的增加而变大的问题,提出一种固定时延的MAC协议(FDS-MAC).该协议针对不同跳数的源节点,由汇聚节点通过改变占空比来设置合理的固定时延值并将其放在调度表中,源节点通过改变监听调度表的占空比达到固定时延的目的;当节点跳数较多时,可通过物理分簇配合FDS-MAC有效降低固定时延的值.理论分析和仿真结果表明,该协议可获得合理的固定时延和良好的耗能特性,在很多场景可获应用.     

无线传感器网络数据聚合网络划分算法

提出了一种应用于无线传感器网络数据聚合的有效划分算法算法选取网络中一组无环连通点集抽象为广义数据汇聚点集．当传感器节点进行数据汇报时,信源节点依按需路由策略将数据传送到广义数据汇聚点集中数据在广义数据汇聚点集内经过在网计算,依表驱动路由快速转发至sink．理论计算确定最优广义数据汇聚点集选取方式,提出分布式“贪婪远跳”算法构建广义数据汇聚点集．仿真论证该优化选择保证网络内任意节点两跳可达广义数据汇聚点集的概率为97％,分析数据传输性能证明了该算法的有效性．     

EHWSNs中面向吞吐量和能耗优化的时隙分配算法研究

针对在具有移动汇聚结点(Sink)的能量收集无线传感器网络中,如何在数据收集时提升网络吞吐量和降低能耗的问题,分析了Sink移动距离与节点数据传输的时间周期之间的关系,将面向吞吐量和能耗优化的数据收集问题建模为基于混合整数线性规划的优化问题,并提出了一种基于有效传输周期的时隙分配算法来对其进行求解。算法主要分2个阶段进行：移动Sink在每个时间周期内识别出可进行数据传输的邻居节点,并为其分配时隙;移动Sink根据数据可用性对节点进行排序,并最终决定哪些节点在各个时隙期间发送数据。理论分析和仿真实验结果表明,所提算法在吞吐量和能耗方面的性能优于当前典型算法,且计算复杂度更低。     

基于时空相关的传感器网络汇聚查询算法

减少网络中的数据传输量是传感器网络节约能量、延长网络生命的重要方法.提出一种基于时空相关的传感器网络汇聚查询算法STCAQ.在STCAQ中,首先通过基于时间相关的预测算法对网络中节点采样数据进行汇聚;然后依据节点采样数据汇聚结果,通过基于空间相关判定算法查询空间相关区域信息.仿真结果表明,STCAQ在能量消耗、查询质量和网络数据量等方面优于ESA算法.     

基于区域划分的WSN数据汇聚路由算法

文章以无线传感器网络(WSN)在建筑环境下的应用为研究背景,根据建筑能耗监测系统中的WSN节点位置固定、拓扑可控等特性,在节点规模较大时按区域信息将整个网络划分为多个子网络,通过限定节点通信区域范围来减少网络通信开销,形成WSN的3层结构模型,网络高层由BS节点构成,用于全局管理网络,中间层由与BS节点在同一条垂线方向的Zone节点构成,网络底层由布设于走廊的终端节点构成.设计适合该网络模型的数据汇聚路由策略,中继节点从邻居列表中选择最佳下一跳路由节点,实现数据传输的高可靠、低时延、节能汇聚.     

一种基于遗传算法的两层扫描覆盖机制

针对无线传感器网络中的覆盖问题,提出一种基于遗传算法和移动辅助节点的两层扫描覆盖机制（GATSC）.首先,GATSC利用遗传算法将POI分配给移动传感器节点进行覆盖,生成多条移动节点路径;然后,在移动节点路径上选取距离汇聚节点最近的一个点作为移动节点和移动辅助节点的交汇点（POB）.最后,利用移动辅助节点将数据传输到汇聚节点,完成最终的数据采集.仿真结果表明,本机制不仅比以往的覆盖机制具有更好的性能表现,而且能很好地适应不同的网络环境     

用于无线传感器网络的节能路由模型与仿真

针对多跳无线传感器网络中传感器节点能耗不均衡的问题,本文提出了一种节能路由模型EER,并对模型进行了分析与仿真.EER在网络中动态划分节点簇,动态建立簇头节点到sink点的多跳路由,通过非线性算法控制节点簇的尺寸,采用局部信息汇聚与汇聚信息多跳传递相结合的方式向sink点传递数据,从而达到平衡节点能耗的目的.仿真结果表明,EER在建立无线传感器网络节点到sink点的节能路由、平衡无线传感器网络节点的能耗和延长整个网络生命期等方面,都有较好的性能.与LEACH相比,节点数量下降10%的时间延长了0.9倍.     

无线传感器网络中数据流聚集的预处理

提出了一种基于无线传感器网络数据流聚集的预处理算法。传感器结点将其在一段时间内采集到的信息当作一个数据流,由此组成数据流上的查询集合,为了得到对于给定查询的结果,结点采用预处理的算法在查询集合中选择出最有效的时间段信息,并把该段时间内的数据发给路由上其他结点进行进一步处理。提高了网络结点感知效率和数据精确度。     

基于簇链结构的节能路由协议

随着各类智能可穿戴设备越来越多地在无线传感器网络(WSN)中扮演着环境信息采集与传输的角色,为保证网络的性能,路由协议除了兼顾能量效率,还应适应移动的网络环境.然而在移动场景中,由于频繁的拓扑更新,传统的路由方案不能很好地应对移动性所带来的能耗与丢包的挑战,网络性能将会降低.因此,提出了一种新的基于簇链结构的路由协议(CCBRP),利用簇结构和簇头链实现采集信息的汇聚,并由链首节点完成至汇聚节点的最后一跳传输.在此基础上,通过移动节点周期性的成员更新机制完成移动管理与簇头切换.仿真结果表明该路由协议在网络生命周期和数据包传递成功率方面均有优异的表现,且在能量效率和数据传递间达到了性能的平衡.     

基于簇首负载均衡的无线传感器网络分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首选择开销大,靠近汇聚节点(Sink)的簇首容易负载过重,且路由需经多跳才能至Sink而导致时延大等问题,提出充分考虑簇首负载均衡的路由协议;采用多Sink节点来构建网络,运用接收信号强度指示对网络进行梯度分簇,使用移动传感节点在簇首和Sink之间转发数据;仿真实验验证了上述方案能有效地均衡无线传感器网络中的簇首负载,从而降低网络传输时延与能耗,提高网络生存周期;对于解决无线传感器网络单点失效及网络能耗高等问题有重要的价值。     

基于增强LEACH协议的无线传感器网络恶意节点检测模型

针对现有无线传感器网络恶意节点检测方法效率较低的不足,提出一种基于增强低功耗自适应集簇分层（enhanced low energy adaptive clustering hierarchy,enhanced LEACH）路由协议信誉机制的恶意节点检测（malicious node detection based on enhanced LEACH with reputation,MNDELR）模型.在无线传感器网络中使用增强LEACH路由协议选取簇首节点,其余节点选择对应簇首形成各簇集群并确定网络数据包传递路径.节点在数据包内添加节点编号、信誉评价等信息并按传递路径将数据包发送至汇聚节点;汇聚节点解析获取数据包内节点编号并与源节点编号比较判定,形成可疑节点列表;计算节点信誉值并与阈值比较判定网络中的恶意节点.实验结果表明,与其他方法相比,MNDELR模型在无线传感器网络中对恶意节点的检测效果较为显著.      

最大化全移动无线传感器网络寿命的可信信息覆盖重定位算法

针对全移动传感器网络覆盖空洞的修复以及网络寿命最大化问题,研究并设计了一种基于可信信息覆盖模型的传感器节点重定位协议。该协议在可信信息覆盖模型下的信息网格的概念下,设计一种局部信息网格结构,通过使用移动最近的冗余传感器节点修复覆盖空洞区域来维持网络的完全覆盖。仿真结果表明,所设计的协议与现有的协议传感器节点重定位协议相比,可以有效减少重定位的移动能量消耗,明显提升全移动传感器网络的工作寿命。     

无线传感器网络中任务调度算法的研究

近几年,无线传感器网络能够实时监测和传输环境数据信息变得日益重要,尤其在民用和军事领域得到很广泛的应用.无线传感器网络具有传统网络无可比拟的优势,每个传感器节点用来感知周围环境事件和采集数据,并将采集的数据通过一跳或者多跳路由传给簇头节点或者接收器节点,然后发送到基站或数据中心进行处理.假定每个节点对信息的处理看作是一个任务,考虑节点能量限制,节点采用唤醒/休眠机制,在唤醒期间确保节点任务完成,簇头节点能够调度处理多个传感器节点的任务.文中解决的问题:在满足多个传感器节点任务处理的截止期失效前,簇头节点如何合理的调度任务,提出了改进的 RM(rate-monotonic) 调度算法和动态的抢占式最早截止期优先任务调度算法 (Preemptive Earliest Deadline First Algorithm,PEDFA).通过具体任务实例说明算法的实现过程,结果表明该算法运行简单,能够很好减少节点任务的延迟时间,实现节点任务的合理调度.     

线型拓扑无线传感器网络关键技术

线型拓扑无线传感器网络的数据传输跳数多,传输路由单一,延时大,各节点转发的信息量不均衡.针对这些特点,分析了传统无线传感器网络协议在线型拓扑网络中存在的问题,提出链式快速分簇数据传输协议.该协议采用周期性地对传感器节点进行时间基准化,并且对数据进行逐段融合与回传.实际数据传输测试结果表明,链式快速分簇数据传输协议在传输延时、低功耗方面有优越的性能.     

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.     

基于可调发射功率的无线传感器能量空洞避免算法

基于无线传感器数据收集网络的多对一收集特征,部分节点因为过早耗尽自身能量而导致网络原有覆盖区域缺失或者数据无法送达Sink节点,从而形成能量空洞现象.针对这一问题,提出一种避免能量空洞的算法ATPAEH(adjusting transmission power to avoid energy-hole).首先,根据网络中所有节点的剩余能量信息将节点分为门限节点和充裕节点两个集合.然后,对于门限节点集合中的节点形成最短路径树以多跳的方式将数据传送到Sink节点.而充裕节点集合中的节点根据该节点与Sink的距离调节其自身的发射功率,直接将数据传送到Sink节点.最后,通过与MILD算法的对比实验表...