无线传感器网络节点节能管理方式的研究

无线传感器网络节点数量众多、自身携带的能量十分有限。为了延长网络的生命周期,需采用有效的策略降低能耗。在研究无线传感器网络节点组成结构、能量消耗以及节点间传播方式的基础上,提出一种为有效地达到节能目的所采用的节点管理方式。该方案采用动态选择簇头节点的自组织、多跳路由、层次式拓扑组织结构的路由协议、快速的数据融合技术,并在实现硬件的低功耗设计的条件下进行动态功耗管理。     

无线传感器网络中V-BLAST接收方案性能的研究

由于无线传感器网络部署的地区环境复杂、电池难以更换，因此用传感器能量的高效使用来延长整个网络的寿命，是传感器网络需要考虑的重要方面。在介绍了无线传感器网络中基于虚拟MIMO通信系统的两个模型方案的基础上，针对能量效率高的V—BLAST方案由误码率与信噪比的研究对节省传感器节点的能量进行了分析。     

基于内容的无线传感器网络路由协议

针对无线传感器网络环境下低功耗路由问题,根据无线传感器网络是一种以数据为中心的网络的特点,提出了一种基于内容的低功耗路由协议CBP。其基本思想是:Sink节点根据上层应用构造谓词,并对谓词进行广播,网络中所有传感节点以Sink节点的谓词为依据建立路由表,实现数据路由。与现有无线传感器网络路由协议相比较,此路由协议具有低功耗,占用节点资源少,网络容错能力强等特点。仿真结果表明,在节点数量大于100的大规模网络中,基于内容的无线传感器网络路由协议功耗比定向扩散协议功耗降低19%。     

无线传感器网络中的路由能耗优化策略的研究

无线传感器网络由于受到实际通信环境的限制,传感节点在进行路由计算与数据转发时所需的电力能源主要由一次性电池供给。为了能够有效的节约节点上的路由能耗,提出了基于网络编码及动态功率控制优化策略,通过优化节点路由的数据转发次数和发射功率,减少了传感节点的路由能耗,延长了网络的生命周期。     

基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计

针对无线传感器网络节点体积小、能耗低、存储和通信能力有限等特点,从ZigBee协议栈的结构特点出发,提出一种基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计方案.详细地阐述了构成传感器节点的各个模块的设计,即采用了CC2430芯片作为核心元件,使用温湿度传感器SHT11进行温湿度数据采集,并给出了节点软件设计方案.经过测试证明,该节点运行稳定可靠并具有较高的通信效率.     

LEACH算法的改进分簇模型在无线传感器网络中的研究

无线传感器网络是将传感器通过无线通信的方式,对网络信息进行处理及传递.网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,可以实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种对象的信息,并对这些信息进行处理,传送给所需用户.LEACH算法是一种典型的层次路由算法,该算法提出了低功耗持续运行的模型.但LEACH算...     

无线传感器网络簇间节能路由算法

针对基于分簇网络的无线传感器网络簇间路由协议,让簇首和Sink节点直接通信或通过簇首节点转发数据造成能耗不均,节点过早死亡的缺陷。文中提出一种基于网关节点模型的无线传感器网络簇间路由算法,通过簇头与网关节点、网关节点自身建立虚电路,制定存储转发路由,将数据转发给Sink节点。并引入延时等待机制,增强了簇间信息的融合度,此算法适用于大规模无线传感器网络,有良好的可扩展性。仿真表明在能量节省等性能上与传统簇间路由算法相较有较大提高。     

高能量有效性的无线传感器网络 数据收集和路由协议

 提出了一种分布式高效节能的无线传感器网络数据收集和路由协议HEEDC.此协议中传感器节点根据自身状态(综合考虑剩余能量、节点密度等因素计算得出的代价因子)自主的竞争簇首,同时为减少簇首节点的能量开销,簇首之间通过多跳方式将各个簇内收集到的数据发送给特定簇首节点,并由此簇首节点将整个网络收集的数据发送给汇聚节点.仿真实验表明,HEEDC协议比起现有的几种重要路由协议(如LEACH、PEGASIS等),能提供更加有效的能量使用效率,延长无线传感器网络的生存周期.因此,使用HEEDC协议的无线传感器网络具有更好的使用性,其监测结果具有更高的可靠性.     

无线传感器网络的节点功耗研究

近年来,无线传感器网络因其低成本、低功耗、分布式和自组织等特点,得到了广泛的关注。因网络中节点能量受限,因此节点功耗研究是一个关键问题。无线传感器网络中节点的基本任务是数据的采集、处理以及与其它节点间的通信。由于节点在同一时间可能感知到多个节点,而与这些节点通信的数据就会形成一个队列。节点与邻节点进行数据通信的同时,节点能量损耗分配也形成了一个队列。本文中,我们提出了一个数学队列模型,利用最优解来优化传感器节点的能量消耗。仿真结果表明,所提出的模型在能量损耗方面具有良好的性能,能够有效延长网络生命周期。     

基于ATmega128的无线传感器网络节点设计

传感器节点是无线传感器网络的基本组成单位。大量无线传感器网络节点通过自组织方式构成网络,利用网络节点中各种传感器,能够实时采集和处理节点覆盖区域内的各种参数。介绍了无线传感器网络节点结构、节点组成单元的硬件电路和节点的软件结构。该节点以ATmega128低功耗处理器为核心,结合传感器电路和CC2420射频收发模块,实现对观察区域的实时监测。     

基于无线传感器网络的K均值算法研究

传统无线传感网一般由大量密集的传感器节点构成,存在节点计算能力、能源和带宽都非常有限的缺点,为了有效节能、延长网络寿命,介绍了基于聚类的K均值算法.该算法通过生成的簇头节点散播到网络的各个区域中,减少了每个区域内通信的能耗和可能会出现的一般节点过早死亡的情况,从而避免了网络对该区城提早失去监控.实验证明,该算法对各节点...     

面向混合业务的无线传感器网络能量有效接入策略

研究了在实时业务和非实时业务同时存在的混合背景下,非实时业务的无线传感器节点自适应侦听和睡眠的动态接入机制。网络节点处于睡眠状态时所需的能量很低,节约了无线传感器网络节点的平均能量消耗;但是,过长的睡眠时间可能使得网络节点错失传输机会。因此,根据信道的使用情况,合理地设定无线传感器网络节点的睡眠时间,能够在网络能量消耗和传输效率之间进行调整,从而最大化无线传感器网络的能量传输效率。首先,利用连续时间 Markov 方法对问题进行建模,并利用基于摄动分析理论对系统模型进行分析,获得求解无线传感器网络能量效率最大化的最优睡眠时间梯度算法。最后通过理论结果和计算机仿真模拟的对比,验证了推荐方法的可行性。     

多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制算法

针对非均匀分布的无线传感网的生存时间问题,提出多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制(NPCAOL_MC)算法。该算法采用K-means算法确定网络的簇个数和对应每个簇的节点,利用近邻算法评估每个簇的节点密度,确定簇的最优通信距离。结合Friss自由空间模型计算当前簇的最优发送功率。Sink节点广播通知其他节点,如果是同一簇内的节点相互通信,则采用簇最优功率发送数据,否则采用默认最大发送功率发送数据。仿真结果表明,利用NPCAOL_MC算法可以分析整个网络节点的位置信息,采用簇最优发送功率发送数据,从而提高生存时间,并使能耗经济有效。在密度分布不均的无线传感网中,NPCAOL_MC比采用固定发送功率的Ratio_w算法更优。     

监测无线传感器网络休眠调度算法

休眠调度设计是无线传感器网络一种重要的通信节能方法。针对监测典型应用,为了实现长时间的监测应用要求,充分利用冗余部署提供的能量资源,提出了一种能量相关的分布式自适应休眠调度算法。算法利用极大独立集构建思想,结合节点层次级别、实时的能量消耗、连通度等信息动态选择连通支配节点集作为网络骨干,使得网络活跃节点数量最小化。仿真试验分析表明,算法能够有效地利用冗余节点提供的能量资源,扩展了网络的生命周期。     

一种基于0.18μm CMOS工艺的智能传感器网络节点设计与实现

针对当前无线监测网络节点存在无线通信距离小、数据传输周期短等问题,设计并实现了一种基于0.18 μm CMOS工艺的智能传感器网络节点.该无线传感器网络节点由无线传感器模块、CC2430处理器模块、无线通信模块以及电源模块构成.其中,CC2430处理器模块采用0.18 μm CMOS工艺控制电流损耗和模式变换时间,提高电源的运行周期,并采用0.18 μm CMOS工艺中低噪声放大器和UQ下变频对天线采集的射频信号进行操作,获取2.4 GHz的数据扩频,增强CC2420的无线通信抗干扰性能.设计了无线传感器网络节点中的SHTIO温湿度传感器、MS5534B集成压阻式压力传感器和ADXL202E双轴加速度传感器,并给出节点软件的结构和主程序流程.实验检测结果表明,设计的无线传感器网络具备较优的运行性能,丢包率较低,通信距离与运行周期明显优于传统方法.     

交通路灯监控系统的无线传感网链状路由算法

在交通路灯监控系统中为节省网络节点能耗和降低数据传输时延,提出一种无线传感网链状路由算法（CRASMS）。该算法根据节点和监控区域的信息将监控区域分成若干个簇区域,在每一个簇区域中依次循环选择某个节点为簇头节点,通过簇头节点和传感节点的通信建立簇内星型网络,最终簇头节点接收传感节点数据,采用数据融合算法降低数据冗余,通过簇头节点间的多跳路由将数据传输到Sink节点并将用户端的指令传输到被控节点。仿真结果表明：CRASMS算法保持了PEGASIS算法在节点能耗方面和LEACH算法在传输时延方面的优点,克服了PEGASIS 算法在传输时延方面和LEACH算法在节点能耗方面的不足,将网络平均节点能耗和平均数据传输时延保持在较低水平。在一定的条件下,CRASMS算法比LEACH和PEGASIS算法更优。     

一种多媒体传感器网络低能耗分簇协议

多媒体传感器网络面临的主要挑战是在能量受限的情况下传输大量数据。在经典分簇协议LEACH的基础上,提出一种考虑数据量的多媒体传感器网络低能耗分簇协议。在簇头选举阶段,选择剩余能量多和数据量大的节点作为簇头;在成簇阶段,同时考虑节点到簇头的通信距离和节点的数据量让节点加入簇。仿真结果表明,提出的协议能有效提高网络的生命周期。     

Energy awareness workflow model for wireless sensor nodes

Before the development of a large‐scale wireless sensor network (WSN) infrastructure, it is necessary to create a model to evaluate the lifespan of the infrastructure, the system performance and the cost so that the best design solution can be obtained. Energy consumption is an important factor that influences the lifespan of WSNs. One of the ways to extend the lifespan of WSNs is to design wireless sensor nodes with low power consumption. This involves component selection and the optimisation of hardware architecture, monitoring software system and protocols to satisfy the requirements of the particular applications. This paper proposes a comprehensive model to describe the workflow of a wireless sensor node. Parameter setup and energy consumption calculation are demonstrated through the model simulation. It provides a mathematical approach to dynamically evaluate the energy consumption of a sensor node. This will benefit the development of wireless sensor nodes based on microprocessors with limited computational capability. Therefore, the model can be applied in dynamic power management systems for wireless sensor nodes or in wireless communication protocols with energy awareness, in particular, for WSNs with self‐organisation. More importantly, the generalisation of the model may be employed as a standard paradigm for the development of wireless sensor node with energy awareness. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于动态分簇路由优化和分布式粒子滤波的传感器网络目标跟踪方法

针对无线传感器网络中节点通信能力及能量有限的情况,该文提出基于动态分簇路由优化和分布式粒子滤波的传感器网络目标跟踪方法。该方法以动态分簇的方式将监测区域内随机部署的传感器节点划分为若干个簇,并对簇内成员节点与簇首节点之间、簇首节点与基站之间的通信路由进行优化,确保网络能耗的均衡分布,在此基础上,被激活的簇内成员节点并行地执行分布式粒子滤波算法实现目标跟踪。仿真结果表明,该方法能有效地降低传感器网络中节点的总能耗,能在实现跟踪的同时保证目标跟踪的精度。     

Topology control in the presence of jammers for wireless sensor networks

In this paper, the problem of ensuring packet delivery ratio and high network lifetime in wireless sensor networks in the presence of single or multiple jammers is studied using single‐leader‐multiple‐followers Stackelberg game theory. A topology control scheme is proposed, in which the sink node, which acts as the leader, identifies the set of jamming affected nodes. On the other hand, the sensor nodes, which act as followers, need to decide an optimum transmission power level, while ensuring an optimal set of neighbor nodes covered. A scheme, named TC‐JAM, for ensuring packet delivery ratio, while avoiding jammers and increasing network lifetime in wireless sensor networks, is proposed. In existing literatures, the sensor nodes are envisioned to be equipped with multiple interfaces, while having access for multiple channels. However, in TC‐JAM, the sensor nodes have simple hardware with single interface for communication, ie, the sensor nodes have single channel for communication. Additionally, in the proposed scheme, TC‐JAM, each sensor node has a provision to vary its transmission power according to the chosen strategies. Using TC‐JAM, the energy consumption of the overall network reduces by up to 62%, and the network lifetime increases by 56% to 73%.