接收端发起的异步无线传感器网络MAC协议

为了减少无线传感器网络中由于空闲侦听而产生的能量消耗,在接收端发起的介质访问控制(RI-MAC)协议基础上提出一种新的接收端发起的异步RP-MAC。该协议通过预测接收节点唤醒时间,采用随机数作为唤醒间隔,改进RI-MAC的重传机制,从而减少了空闲侦听和网络冲突。NS2仿真结果表明,改进后的MAC协议在在高负载网络中显著降低了节点工作的占空比,提高了包交付率,从而减少了网络能耗。     

一种基于簇的无线传感器网MAC协议

MAC协议对无线传感网络的运行和性能具有重要的影响。为此,分析了基于簇的无线传感器网络的MAC协议,针对它们存在的缺陷,提出了一种新的基于簇的MAC协议(C-MAC)。该协议能够根据簇成员节点数目和通信负载动态地改变TDMA帧的长度,减少节点的空闲侦听时间,提高信道的利用率,从而延长网络的生命周期。模拟结果显示,该协议在数据包延迟、能量消耗和数据包接收率等性能上有很大提高。     

融合RFID 的无线传感器网络节能研究

针对节省传感节点能耗和均衡整个网络中各节点能耗的问题,该文提出一种融合射频识别设计与优化路由协议的无线传感器网络节能方法。该方法首先采用RFID标签和阅读器分别与无线传感器网络节点以及无线设备融合,然后对该融合策略进行分析与设计,最后结合了LEACH算法的思想。实验仿真表明,新方法在延长整个网络生命周期和降低整个网络中的能耗方面明显优于LEACH算法。     

无线传感网络中覆盖能效动态控制优化策略

能量约束是无线传感网络测量控制的关键问题之一.本文针对移动节点位置优化问题,提出了无线传感网络通信能耗评价指标,采用微粒群优化策略更新节点位置,使无线传感网络具有更强的灵活性和能效性.利用Dijkstra算法获得网络最优通信路径计算能耗评价指标.采用动态能量控制策略使空闲节点进入睡眠状态减少网络运行能耗.通过优化能量指标降低了通信能耗,实现了无线传感网络覆盖与通信能量消耗的合理均衡.对移动目标跟踪仿真表明,覆盖能效优化算法与动态能量控制策略相结合提高了无线传感网络覆盖的能效性.     

节能感知的无线传感网接入控制与路由优化策略

为降低能耗,延长输电线路监测网络传感器寿命,提出一种新的媒体接入控制与路由联合优化策略。构建无线传感网通信框架,并基于该框架给出一种自适应的簇内调度策略,旨在减少传感器节点的空闲监听,从而降低节点能耗。给出一种按需路由协议,在确保能量等级和信道质量的同时在簇间进行最佳路由选择,基于簇头剩余能量及其到基站的距离,利用非均匀簇技术平衡节点能量分布,延长网络寿命,并构建能耗和延迟模型进行性能评估。实验结果表明,该方案在节能的同时能够显著降低数据传输时延。     

PA-MAC:一种被动的异步低占空比无线传感器网络MAC协议

空闲侦听是无线传感器网络能耗的主要原因之一,而占空比机制是减少空闲侦听能量损耗最主要的方法之一.提出了一种新的无线传感器网络异步MAC协议,称为PA-MAC(Passive Asynchronous MAC),即被动异步MAC.PA-MAC通过采用接收方发起数据传输机制、异步占空比机制以及节点唤醒时间估计机制,降低了节...     

DRAD:一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议

数据收集是无线传感器网络的基本功能之一,被大量应用到环境监测。如何降低网络能耗、延长网络生命周期是环境监测中数据收集的首要问题。大多数应用都选择使用休眠调度,通过监听空闲侦听的时间来节省能量,而这通常是在MAC层进行。本文则在网络层路由中考虑休眠调度的影响,将路由和休眠调度综合起来考虑,提出了一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议DRAD。DRAD通过异步休眠调度避免了时间同步的消耗,节点只需维护与邻居节点间的时间差,通过顺带时间差修正机制解决时间偏移问题,降低了能量开销。实验用占空比来衡量系统能量消耗,结果显示DRAD可以稳定在预先设定的占空比,有效降低网络能耗,延长网络寿命。     

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     

无线传感网的一种邻居搜索方法

着眼于邻居发现方法对无线传感网能效的影响,在节点移动的情况下,提出了一种不显著增加能耗和降低性能的邻居搜索方法.依托信标帧发布邻居信息,扩展了信标帧的数据格式,借助于数据域携带节点及其邻居信息,这样不增加新帧类型,减少了空闲侦听和额外信息交换.以冗余连接保持和能效优先为基本原则,设计了邻居搜索方法的详细流程,降低了网络扫描次数,提供了动态网络支持.仿真验证表明:低占空比MAC层无线传感网络中.邻居搜索方法优势明显.有实用价值.     

无线传感器网络调度机制研究

无线传感器网络的能量主要被无线通信所消耗,延长网络生命周期的办法是尽量减少数据的接收,在空闲的期间关闭监听并进入休眠状态。该文在B-MAC协议的基础上实现一种调度机制,让终端节点大部分时间处于休眠状态,通过分析证明该机制可以有效减少终端节点的能耗。     

SEEL:无线传感器网络下自适应、低延迟的节能媒质接入控制协议

无线传感器网络有着广泛的应用前景,然而由于传感器节点能量有限,因此传感器网络上运行的协议必须具备能量有效性以获得较长的生命周期.而媒质接入控制子层是节点能量消耗的主要所在,因此无线传感器网络设计的关键问题之一是媒质的接入控制.提出了一种自适应低延迟的节能MAC协议——SEEL协议,根据当前的网络负载自适应地调节竞争窗口的大小,从而减小节点数据传送的碰撞几率和由于碰撞而导致的能量消耗;采用了快速退避机制,减少了节点在退避过程中的空闲监听时间;扩展了RTS/CTS消息机制,可减少节点在每帧活动阶段的时间以及减小数据的延迟,两者都能节约能量的使用.实验结果显示,SEEL协议具有比S-MAC和TEEM协议更好的性能.     

负载相似节点分布解决传感器网络能量洞问题

基于多跳路由的传感器网络,靠近sink的节点由于要转发更多的数据,其能量消耗较快.能量消耗的不平衡导致了sink周围产生能量洞(energy hole),造成能量浪费,远离sink的节点还有大量的能量,但产生的数据不能传送到sink.研究了传感器网络的能量洞问题.在网络的连续空间状态下分析节点的负载分布特性,并研究空闲侦听(idle listening)对能量消耗的影响.基于分析结果,提出负载相似节点分布(load-similar node distribution)策略,即根据负载分布特性配置节点,负载重的区域配置较多的节点,以平衡各区域节点的能量消耗,解决能量洞问题.仿真结果显示,在不考虑空闲侦听能量消耗的情况下,与已有的一种非均匀节点分布和均匀节点分布相比,负载相似节点分布策略对网络寿命有显著改善;当考虑空闲侦听时,由于空闲侦听的能量消耗在总能量消耗中占较大比重,影响了网络寿命,但与其他两种节点分布策略相比,负载相似节点分布对网络寿命仍然有所改善.该分析模型和提出的负载相似节点分布策略可适用于其他多跳传感器网络.     

基于时隙侦听的无线纳米传感器网络接入机制

针对太赫兹无线纳米传感器网络节点处理能力弱,功耗低的问题,提出了一种基于时隙侦听的传感器节点接入方案.将时间划分成等长的帧,主控节点通过发送帧同步信号实现整个网络所有节点的帧同步.当传感器节点出现发送数据请求时,通过侦听每个时隙,寻找一个空闲时隙发送数据,省去了主控节点与接入节点间控制信息的交互,具有简单、易于实现的优点.优化了帧周期设定,并提出了一种避冲突方法.仿真结果显示:方案可以在冲突概率较低的同时,实现高数据吞吐量.     

无线传感器网中基于加权负载的时隙调度算法

针对无线传感器网络MAC协议,提出了一种能量有效的自适应时隙调度算法EATA。算法基于簇结构，由簇首根据节点加权通信负载动态调度各节点占空比，减少节点的空闲侦听时间；并通过动态调节时隙更新频率和顺序以降低时隙划分的能量和时间代价。仿真表明，在控制数据包时延的前提下，算法有效地提高了网络能量有效性，延长了网络生存周期。     

无线传感器网络S-MAC协议能量有效性改进

针对无线传感器网络中节点能量受限的特点,对目前典型的无线传感器网络信道接入协议(S-MAC)的休眠机制进行了改进.改进后的协议(ES-MAC)根据传感/转发事件发生间隔的变化而自适应调整各节点的休眠时长以节省空闲监听的能量消耗,从而延长整个网络的生存时间.仿真结果表明,在传感/转发事件发生间隔较长的情况下,改进后的协议能够很好地工作,并提高了原协议的能量有效性.     

一种无线姿态传感节点的能耗优化研究

降低姿态监测传感节点能耗,延长其服务期限是工程应用中的关键点之一。设计缓冲采样方式,以增大传感节点处在休眠状态的时间比重;针对通信中空闲监听带来的能耗损失问题,采用低频唤醒芯片实现间接监听方式以减低连续监听的能耗。采用“缓冲采样+间接监听”的解决方案,本文设计了一种用于监测姿态信息的超低能耗无线传感节点。理论分析证明连续采样的能耗是缓冲采样的115.62倍。实验表明,参照三种采样方式和两种监听方式的六组对照组合,传感节点在最优组合下的能耗仅是最劣组合下的0.42%,节省99.58%的能量,延长238倍的预计工作寿命。一个配有一节2/3AA型1.65 Ah容量锂原电池的传感节点预测能够提供3.58年的连续监测服务,为畜牧业信息化提供应用实践借鉴。     

An energy-saving routing architecture with a uniform clustering algorithm for wireless body sensor networks

Wireless body sensor networks are expected to extend human-centered applications in large-scale sensing and detecting environments. Energy savings has become one of the most important features of the sensor nodes to prolong their lifetime in such networks. To provide reasonable energy consumption and to improve the network lifetime of wireless body sensor network systems, new and efficient energy-saving schemes must be developed. An energy-saving routing architecture with a uniform clustering algorithm is proposed in this paper to reduce the energy consumption in wireless body sensor networks. We adopted centralized and cluster-based techniques to create a cluster-tree routing structure for the sensor nodes. The main goal of this scheme is to reduce the data transmission distances of the sensor nodes by using the uniform cluster structure concepts. To make an ideal cluster distribution, the distances between the sensor nodes are calculated, and the residual energy of each sensor node is accounted for when selecting the appropriate cluster head nodes. On the basis of the uniform cluster location, the data transmission distances between the sensor nodes can be reduced by employing an adaptive multi-hop approach. The energy consumption is reduced, and the lifetime is extended for the sensor nodes by balancing the network load among the clusters. Simulation results show that the proposed scheme outperforms the previously known schemes in terms of the energy consumption and the network lifetime for the wireless body sensor networks.     

一种无线传感网络的跨层节能同步机制

减少射频空闲监听可以有效延长无线传感网络的寿命,但不恰当的同步机制会降低协议的节能效果,增加转发时延.分析了现有节能同步机制存在的问题,基于传感网络的特点提出了一种高效的跨层节能同步机制,实现了通信协议与同步机制的有机结合.通过集中发送和交错休眠,减少了节点的同步开销和休眠时延,提高了协议的节能效果;同时同步包的周期扩散为路由层提供了必要的信息,进一步降低了协议的系统开销.最后在一个树状网络上进行了验证.