基于DEANA协议的分簇网络性能研究

为了在尽量减少节点额外能耗的基础上实现对新加入节点的及时响应和减小网络延时,基于分布式能量感知节点活动协议提出SDABD算法,对分簇网络的可扩展性及实时性进行改进。采用双信道技术解决串音于扰问题,通过在控制信道上广播控制信号抑制其他节点发送信息。仿真结果证明,在大量数据传输时该算法可明显降低网络延时,更快地响应新加入节点,增强网络的扩展性。     

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。     

WSNs中联合速率控制与时隙分配的效用优化算法

针对无线传感器网络(WSNs),提出了一种联合节点数据采集速率控制与时隙分配的(JRCTA)算法效用优化.该算法建立统一速率控制与时隙分配的效用优化模型,将节点数据采集速率的优化控制与基于冲突避免的节点发送时隙分配结合起来,在控制网络延时性能的前提下,最大化汇聚节点在单位时间内所采集到的数据量.仿真实验结果表明,JRCTA算法具有较好的性能.     

认知Ad-hoc网络中的快速邻居发现

在认知Ad-hoc网络中,邻居发现是MAC协议、拓扑管理、路由协议运行的前提,对网络性能有重要影响。针对认知Ad-hoc网络中节点的可用信道集异构和缺乏全网公共控制信道的特点,提出了基于可用频谱相似性的快速邻居发现算法。与现有同步邻居算法要求节点在全网可用信道集上切换以进行邻居发现的机制不同,所提算法要求节点在各自的可用信道集上切换,以一定的概率λ发送包含节点信息的分组。由于认知Ad-hoc网络全网可用信道集一般很大,而对于每个节点来说可能仅有几个可用信道,因此所提算法大大减小了邻居发现的时间开销。仿真分析表明,与现有算法相比,所提算法的时间开销至少降低了47%。     

邻域搜索蚁群算法在无线传感器网络数据融合中的应用

为了减少网络中的数据传输量,提高数据融合率,降低网络延时,针对无线传感器网络数据融合问题的研究,提出了一种邻域搜索蚁群算法。首先利用蚁群算法寻找最短路径的优势,构造最短路径。为了避免蚁群算法的早熟收敛和收敛速度慢的问题,当达到一定的迭代次数后,运用具有可变邻域搜索的变异算子对搜索结果进行优化。算法不但考虑了无线传感器网络节点能量消耗也考虑了数据传输的网络延时问题。实验结果表明,该算法减少了网络能耗,降低了网络延时,稳定性更好,性能更优。     

多跳无线传感器网络的高能效数据收集协议

提出了一种集基于节点地理位置信息的集成拓扑控制、MAC和路由为一体的高能效数据收集协议REEGF(geographic forwarding protocol with reliable and energy-efficient).REEGF使用了具有双无线信道协作通信结构的网络节点,以利用唤醒信道发送和侦听忙音减少节点的空闲侦听时间.利用无线传感器网络的时间同步算法和依赖于本地节点密度、节点剩余能量的概率同步调度算法,REEGF使处于监测状态的网络节点以概率在每个网络侦听周期同步唤醒,减少冗余节点的空闲     

一种多重信道感知的主动机制网络编码算法

针对网络编码算法的能量开销大、解码出错率高等问题,提出一种多重信道感知的主动机制网络编码算法,该算法建立了系统模型来分析网络编码的工作方式,以最小化样本作为代价,采用多重信道感知的方法来检验中继节点的编码效果,使网络从中继节点的编码效果中进行学习,从而将源信息发送给编码效果较好的中继节点。为了减少解码出错率,算法采用了一种主动机制,该机制依据源节点的发射功率和源信息的大小来控制终端的解码出错率,提高网络解码能力。实验仿真对比结果表明,提出的网络编码算法能够有效控制网络编码的出错率,并能有效减少网络开销。     

传感器网络中新入节点的定位

无线传感器网络中新加入的节点需要定位,但并不一定需要全部网络节点都参与和重新定位.据此提出了一种新的针对新入节点的定位算法.算法仅对新加入的节点进行坐标计算,较大程度地节省了网络能耗,提高了定位速度.仿真实验结果显示了该定位算法在两种坐标计算方法下所达到的定位精度和实现定位所需要的邻居节点范围,并且证明该算法对于不规则形状的网络拓扑分布具有较强的适应性.     

基于对数函数的Ad Hoc网络MAC退避算法

针对IEEE 802.11 MAC协议二进制退避算法存在的缺陷,引入随网络状态变化的参数,提出了一种基于对数函数的新退避算法。该算法使用以网络节点数为变量的对数函数,动态调整竞争窗口初始值和窗口退避增大幅度,降低了数据传输的冲突概率,利用OPNET软件实现对退避算法的网络仿真。仿真结果表明,基于对数函数的退避算法对提高Ad Hoc网络的吞吐量性能和公平性、降低网络延时有明显的效果,性能优于二进制退避算法。     

基于对数函数的Ad Hoe网络MAC退避算法

针对IEEE802．11MAC协议二进制退避算法存在的缺陷,引入随网络状态变化的参数,提出了一种基于对数函数的新退避算法。该算法使用以网络节点数为变量的对数函数,动态调整竞争窗口初始值和窗口退避增大幅度,降低了数据传输的冲突概率,利用OPNET软件实现对退避算法的网络仿真。仿真结果表明,基于对数函数的退避算法对提高AdHoe网络的吞吐量性能和公平性、降低网络延时有明显的效果,性能优于二进制退避算法。     

An ad hoc multicast protocol based on passive data acknowledgement

An ad hoc network is a multi-hop wireless network of mobile nodes without fixed infrastructure. Its limited bandwidth and frequently changing topology require that its protocol should be robust, simple and energy conserving. In this paper, we propose a new ad hoc multicast protocol based on Passive Data Acknowledgement (PDAODMRP). PDAODMRP has the following contributions: (1) it knows the status of its downstream forwarding nodes by route information collected from data packets instead of BEACON signal of MAC layer, and reduces the waste of wireless bandwidth created by the BEACON signal; (2) it adopts a new route information collection from data packets to reduce the CPU usage of data route information collection; and (3) it adopts a dynamic local route maintenance to enforce its local route maintenance. From simulation results, it can be seen that PDAODMRP has low control overhead and low data delivery delay.     

基于节点合作的Ad hoc网多信道MAC协议

针对Ad hoc网络的多信道隐藏终端问题,提出一种基于邻居节点合作通告机制的异步多信道媒介访问控制协议。该协议通过空闲邻居节点向未收到信道协商控制帧的节点发送通告广播帧,从而有效地解决了多信道隐藏终端问题。仿真结果表明,与IEEE 802.11、MMAC协议相比,该协议在提高网络平均吞吐量的同时,还能降低数据包平均延迟。     

一种基于大规模网络分解和协调的WSNs MAC协议

针对树状拓扑的大规模传感器网络中存在的节点能量和传输效率问题,提出了一种基于大规模网络分解和协调的无线传感器网络(WSNs)MAC协议。该协议在路由信息的基础上对网络进行再一次分解,并采用了与之相适应的节点接入算法。实验结果表明:该协议总体能耗低、传达率高且具有一定的自适应性,同时网络时延并没有因为分层而增加。该协议对大规模无线传感器网络有良好的适用性。     

基于Q学习的蚁群优化水声网络协议

针对水声通信中数据传输延时高且动态适应性弱的问题, 提出了一种基于Q学习优化的蚁群智能水声网络路由协议(Q-learning ant colony optimization, QACO). 协议包括路由行为和智能决策部分, 在路发现和维护阶段, 依靠网络智能蚂蚁进行网络拓扑环境的构建和节点之间的信息交换以及网络的维护. 在Q学习阶段, 通过定量化节点能量和深度以及网络传输延时学习特征作为折扣因子和学习率, 以延长网络的生命周期, 降低系统能耗和延时. 最后通过水声网络环境进行仿真, 实验结果表明QACO在能耗、延迟和网络生命周期方面都优于基于Q学习辅助的蚁群算法(Q-learning aided ant colony routing protocol, QLACO)和基于 Q-learning 的节能和生命周期感知路由协议(Q-learning-based energy-efficient and lifetime-aware routing protocol, QELAR)和基于深度路由协议 (depth-based routing, DBR)算法.     

适用于水声传感网络的多链路传输MAC协议

针对水声传感网络存在的高时延、低信道利用率等问题,提出一种新的多链路传输介质访问控制协议。该协议节点通过RTS/CTS握手协议交互时延信息和传输计划,实现多条链路传输数据。在汇聚节点接收多个节点的数据时,汇聚节点根据节点的时延和接收的数据帧大小规划节点之间的发送顺序,避免传输冲突造成的能量损失和低信道利用率,同时为得到最大网络吞吐量,给出最优退避窗口值的理论表达式。仿真结果表明,与RC-FAMA、S-FAMA等协议相比,该协议能有效提高水声传感网络的吞吐量,降低传输冲突,从而延长水下节点的工作时间。     

基于协作网络编码的高效媒体访问控制协议

针对Ad Hoc网络中现有的编码感知的协作MAC协议（NCAC-MAC）在选择协作中继节点时未考虑节点的传输能耗以及候选协作中继节点发送的控制消息不能使其他不在彼此通信范围内的候选节点放弃竞争而产生碰撞的问题,提出一种基于协作网络编码的高效媒体访问控制协议（HECNC-MAC）。该协议主要提出以下三个优化思路：首先,候选协作中继节点对其目的节点能否解码进行解码预判,减少参与竞争节点的同时保证其目的节点能成功解码;其次,在选择协作中继节点时综合考虑节点所需的传输能耗;最后,取消ETH（Eager To Help）控制消息,且目的节点通过伪广播的方式通告确认消息。理论分析与仿真结果表明,与载波侦听多路访问（CSMA）、Phoenix和NCAC-MAC相比,HECNC-MAC能够有效减少节点的能耗,降低数据包端到端时延,提高网络吞吐量。     

多约束条件下能耗均衡的WSN路由算法的研究

无线传感器网络WSN节点自身的特点决定了能量的消耗成为评价网络路由协议优劣的重要指标。但如果仅仅从总能量消耗最少的目标来设计路由,可能会使得部分节点被过度地使用而过早死亡,从而影响整个网络的寿命。同时还可能由于一些可扩展性较差的节点被频繁地使用而造成整个网络路由的可扩展性较差。由此可见,WSN路由的设计需要考虑多个约束条件,如总能量的消耗、能量消耗的均衡性和路径的可扩展性。提出一种基于遗传算法的WSN路由算法,综合考虑约束条件,结合约束条件设计适应度函数,利用遗传算法求得最优解。仿真结果证实该算法的有效性。     

基于最小支配集组簇的MF路由协议

为了进一步提高容延迟移动传感器网络中的数据投递率、降低平均延迟和能量消耗,提出一种改进的Message Ferry(MF)路由协议MF-MDS。该协议采用最小支配集对网络中的普通节点进行组簇。在NS-2上进行的仿真实验证明MF-MDS在投递率和平均延迟上明显优于传统的MF协议。     

一种适用于无线传感器网络的功率控制MAC协议

功率控制技术通过减少节点的发射功率来降低能耗,但节点间不对称的发射功率会增加网络的冲突概率并降低吞吐量.根据实际环境中的节点部署情况,引入了基于Pareto分布的系统模型.研究了传感器网络中功率控制技术在节省能量方面的性能,提出了一种基于SMAC(sensor-MAC)可适用于无线传感器网络的功率控制MAC(media access control)协议.此协议使用功率控制调度算法选择最优相邻节点,使网络中节点的拓扑连接得到优化,在保证网络连通性的同时,降低通信的冲突率,扩大网络的吞吐量.信息的传递以最优功率发射,并使通信节点具有反作用冲突节点的能力,从而在降低网络能耗的同时保证了节点间通信的公平性.实验仿真结果显示,与现有的几种重要方案相比,新的功率控制MAC协议使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间.