无线传感器网络基于能量效率的分布式拓扑控制

无线传感器网络通过调节节点的发射功率来控制网络的拓扑结构。在满足网络覆盖度和连通度的前提下，剔除节点间不必要的无线通信链路，生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。建议一种分布式思想：功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，减少节点的发射功率，均衡节点单跳可达的邻居数目，从而节省节点的能量，延长网络的生存期。最后的仿真分析结果表明了算法的有效性。     

无线传感器网络的一种可调节的拓扑控制算法

在无线传感器网络的拓扑控制问题中,保持节点能耗最低路径和低节点度之间存在一种平衡.最佳的平衡点与具体的应用和网络状态有关.文中提出一种新的拓扑控制算法,使所构造的拓扑能在这两个不一致的目标之间进行调节.该算法所构造的拓扑结构在一极能保持所有能耗最低路径,另一极能使平均节点度逼近理论最小值.仿真结果证实新算法在比已有方案更真实的能量消耗模型下可以保持所有能耗最低路径,同时也显示新算法对节点度有更大的调节范围.     

无线传感器网络层次型拓扑结构控制

无线传感器网络拓扑控制是在满足网络覆盖和连通度的前提下,通过骨干网节点选择,剔除节点之间不必要的无线通信链路,生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。层次型的拓扑结构控制利用分簇机制,让一些节点作为簇头节点,由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网,其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块,进入休眠状态以节省能量。研究了改进的GAF虚拟地理网格分簇算法和TopD isc成簇算法。     

无线传感器网络中的分布式平面t-支撑拓扑控制算法

在确保无线传感器网络连通的前提下,每个节点自适应地调整自己的发射功率,通过最小化节点的能耗和减少节点间的通信干扰,达到延长网络生存时间的目的.基于 Voronoi划分和局部Delaunay三角剖分,提出一种新的几何结构PSLDel图(planar symmetric local Delaunay triangulation)以及其分布式构造算法,为无线传感器网络建立连通、稀疏、平面、t-支撑的底层逻辑拓扑,每个节点将依据最远的逻辑邻居调整到最小发射功率.仿真实验表明,PSLDel图在逻辑邻居、最小发射功率和通信干扰等性能方面接近集中式构造的UDel图,而且PSLDel图的网络延迟稍微优于 UDel图;与分布式构造的AUDel图相比,PSLDel图的通信开销至少可以降低55%,从而有利于提高无线传感器网络的能量使用效率.     

一种基于元胞自动机的无线传感器网络拓扑控制方法

设计良好的网络拓扑控制方法能够减少能量消耗,实现网络能量的高效利用.利用二维元胞自动机,考虑节点的随机分布和工作/休眠/失效三态,建立无线传感器网络系统拓扑的演化规则.在设定初始条件下研究得到了演化规则的最佳控制参数,利用该参数的仿真表明,优化的元胞自动机网络拓扑控制在保证覆盖率和连通度的前提下延长了网络寿命.     

异构传感器网络的一种可调节的拓扑控制算法

在无线传感器网络(WSN)的拓扑控制问题中,良好的拓扑结构能够提高路由协议和MAC协议的效率,但是WSN易受外界环境的影响,所以需要设计拓扑结构也能随着环境的变化而变化.而以前的拓扑结构大部分都是固定的,它们的缺点是不能适合环境的变化,并且已有的可调的拓扑结构都是针对同构WSN.针对该问题,提出了一种适用于异构WSN的可调的拓扑控制结构ATCH,该算法使得节点可以独立地调节拓扑结构,并且允许节点有不同的信道损失指数.通过证明和仿真实验显示,算法构造的拓扑图在保证网络连通的同时,能够很好的在能耗最低路径和低节点度之间进行调节.     

无线传感器网络的连通模型

针对无线传感器网络连通性研究中缺乏数学模型的问题,在对网络节点的连通关系进行数学描述的基础上,提出一种无线传感器网络的连通模型,模型将单个节点的状态信息表示为一个向量,包含节点的工作状态、位置状态、能量状态及节点之间连通关系信息,整个网络表示为由各节点状态向量组成的矩阵.通过举例说明了模型在分析网络连通拓扑结构和网络通讯能量控制问题上的适用性.该模型的提出为从数学角度描述和评估无线传感器网络的连通性能提供了一个平台.关     

无线传感器网络能量均衡拓扑模型研究

针对BA模型仅考虑节点寿命对网络拓扑结构影响的现状,考虑到拓扑能量利用率不高会缩短网络生命周期,在分析网络平均剩余能量和通信半径对网络生命周期影响的基础上,提出一种无线传感器网络能量均衡拓扑模型.该模型在拓扑演化过程中,综合考虑节点剩余能量、通信半径和节点度,并引入剩余能量调节参数、通信半径调节参数和节点度调节参数,最终使剩余能量大的节点连接概率更高.理论分析和仿真实验结果表明,该模型不仅具有无标度网络的幂律特性,具有较好的稳定性,且能够均衡节点和网络能耗,延长网络的生命周期.     

基于功率控制的成簇优化算法

在无线传感器网络中,高效、节能的自组织成簇算法,有助于拓扑结构控制与优化,有助于提高传感器网络的服务质量,延长整个网络的生命周期.针对成簇算法中没有考虑工作节点的功率控制问题,本文从理论上对节点覆盖、连通与有效通信半径之间的关系进行分析,提出一种节点有效通信半径的计算方法,应用于传统的成簇算法进行优化,并通过仿真计算对优化算法进行了性能分析.仿真结果表明,优化算法的网络覆盖度、网络生存期及节点失效等方面都有明显提高.     

基于参考能量的无线传感器网络连通支配集算法研究

无线传感器网络中通常利用连通支配集形成虚拟骨干网以进行分层次的路由.现有算法所得到的连通支配集或者只适用于图的连通度比较大的情况,或者没有考虑支配节点的能量等特性.本文设计了一种基于参考能量的连通支配集构造算法,在考虑支配节点的剩余能量的基础上生成连通支配集,使获得的连通支配集不仅适合于各种连通度的拓扑情况,而且具有更好的能量性能.     

基于组合加权分簇的三维无线传感器网络覆盖控制方法*

节点部署是无线传感器网络的一个基本问题。针对传感器节点的能量有限,如何在有限的能量下,实现对目标区域的覆盖最大化,本文提出了一种能量有效的三维传感器网络覆盖控制算法,根据节点的可用能量,与邻节点的平均距离以及连通度的组合加权值来确定簇首节点,并通过仿真实验验证了该方法的能量有效性,研究结果表明,基于组合加权分簇的覆盖控制方法在保证一定的覆盖率以及连通性的前提下,降低了节点能耗,均衡了网络能量,延长了传感器网络的生存时间。     

跨层优化的WSN能耗均衡拓扑博弈算法

由于无线传感器网络承载服务的多样性和工作环境的复杂性，使得基于单层信息设计的拓扑控制方法面临挑战。针对该问题，通过引入博弈理论和超模博弈的概念，将节点度、网络连通性和MAC层干扰程度等跨层信息融入到效用函数的设计中，构建了一种新的拓扑博弈模型，并证明了该模型属于超模博弈且存在纯策略纳什均衡，进而提出了一种跨层优化的WSN能耗均衡拓扑博弈算法（COETG）。通过仿真实验与对比分析表明，COETG算法能在保证网络连通性和鲁棒性的前提下，降低节点发射功率，拥有良好的能耗均衡性和能量效率，有效延长了网络生存时间，提升了网络性能。     

Ad hoc网络中能量有效的QoS拓扑控制算法研究

无线Ad hoc网络中节点电池的能量有限,为了延长节点的牛存时间,必须有效提高电池的利用率.拓扑控制足提高Ad hoc网络能量利用率的一种重要的机制.概述了面向节能的两种基本拓扑控制机制,提出了一种能量有效的Qos拓扑控制算法EEQTC算法.算法在给定平面巾的节点集合以及任意节点对问的QoS需求下,通过计算每个节点的发送功率p,使节点以发送功率p米构建网络拓扑结构,这种拓扑结构小仅能够满足任意节点对间的QoS需求,而且最小化了节点的发射功率,提高了网络的能量使用效率.仿真研究表明,算法生成的网络拓扑结构在满足QoS需求的条件下,有效的减少了节点的能量消耗,提高了网络的能量有效性.     

基于动态概率休眠调度机制的WSNs拓扑控制算法

为了兼顾无线传感器网络(WSNs)的低能耗和连通性,提出了一种动态概率休眠调度机制的拓扑控制(DPSS-TC)算法.DPSS-TC算法根据分簇后的簇内成员节点数量动态设置节点休眠概率,采用强制性唤醒休眠节点与提高相应活跃节点的发射功率相结合的方法来恢复连通受损的局部拓扑结构.仿真实验表明:DPSS-TC算法既保证网络的连通性能,又有效地延长了网络的生命周期.     

Ad hoc网络中应用多波束转换天线的拓扑逻辑控制算法

运用样方统计法推导出保证拓扑图高概率连通的临界邻居数,在此基础上,提出了一种Ad hoc网络中基于邻居数的分布式拓扑控制算法,通过调整网络中各节点的发射功率和选择节点多波束转换天线的朝向来对网络中各节点的邻居数进行控制,使得每个节点在其天线的各个扇区中找到的邻居节点个数等于（或略小于）预先设定的邻居节点个数K。由于该算法中每个节点使用了较低的发射功率,减小了节点间的干扰,提高了整体网络的使用寿命。仿真结果表明：新算法在维护网络高概率连通的同时,保证了节点最小能量特性。     

基于物理干扰模型的WSN拓扑控制算法

拓扑控制是无线传感器网络研究中的重要问题。现有的大多数关于拓扑控制的工作集中于如何降低能耗,但是没有考虑干扰带来的影响。针对网络容量的最大化问题,提出一种在信号干扰信噪比模型下的拓扑控制算法PLTCA。该算法无需任何节点的位置信息,通过计算3跳以内的前向和后向列表来构建拓扑。在PLTCA算法中,采用功率控制技术,节点通过改变发射功率或者发射方向选择自己的邻居节点,从而控制网络拓扑结构。通过理论分析对算法的连通性进行论证。仿真结果表明,PLTCA算法在保证网络连通性的基础上,减少了网络总体的能量损耗,与MaxSR算法相比,节点的平均链路能量损耗减少10%~20%。     

一种建立可自维护且具有最小能量特性的无线网络的分布式拓扑控制算法

由节点的位置和传输范围确定的无线网络拓扑结构对网络的性能有着重大的影响.拓扑控制通过调节节点的传输功率能够优化网络的性能,减少节点的功率消耗,延长网络的生存时间.文中提出一个分布式的拓扑控制算法,由该算法产生的拓扑结构具有最小能量特性,并且在网络的组成发生动态变化时,算法可以以响应的方式维护全网的连通性和全局的最小能量特性.该算法不仅适用于同质的无线Ad Hoc网络,也适用于异质的网络.仿真研究表明,提出的算法在平均节点度、传输功率的效率以及响应拓扑变化的平均节点数等方面均优于基于直接传输区域的拓扑控制算法.     

基于节点度估计的三维WSN拓扑控制算法

为提高无线传感器网络性能均衡性,延长网络生命周期,对其三维拓扑控制进行研究。定义判断拓扑变化程度的节点度因数,构建评价网络综合性能的节点度估计模型,并提出基于该模型的拓扑控制算法,通过布置传感器节点、创建网络拓扑结构、生成数据传输链路和修正节点发射功率实现拓扑创建与优化。仿真实验和节点度因数、网络能量衰减、网络能效均衡性等对比结果表明,与LEBTC算法相比,该算法性能均衡性强,拓扑综合性能较好。     

密集型无线传感器网络中功率可调节的跨层网络协议

针对无线传感器网络中节点密集的情况,提出了一个功率可调节的跨层网络策略.节点使用不同的发射功率,且使节点有事先规定数量的邻居节点,其中邻居节点数即为节点度.这样,既保证了网络的连通性,又能有效地降低节点间的竞争冲突.将网络中的节点按照层次划分,选择最小传输功率的上层节点作为父亲节点来构造路由树,计算出节点的候选父亲节点集,在父亲节点失效的情况下,选择候选集中的节点传输来解决.实验结果表明,通过这样的策略,可以提高网络的吞吐量,提高数据传输的速率.     

一种基于链路级功率控制的分簇路由算法

针对非均匀网络环境下链路层的能耗控制问题,提出了一种基于链路级功率控制的分簇路由算法(CLPC算法)。CLPC算法基于最优连通功率成簇,并利用双信道机制和干扰反制策略在网络层解决链路层的冲突重传及信道访问公平性等问题,以期达到提高网络整体性能的目的。最优连通功率机制可以减少网络中节点间的冲突域,降低节点间的竞争强度;双信道机制则通过控制信道和数据信道分别对数据分组和控制分组进行收发,来降低数据传输的冲突概率,提高信道的空间复用率;干扰反制策略通过对具有高发射功率的干扰节点进行反制,来保障低发射功率的节点在共享信道上的公平性。实验仿真结果表明,CLPC算法进一步提高了网络的能量有效性和网络有效吞吐量。