多基站可充电无线传感器网络建模及优化研究

研究问题为引入无线能量补给设备后,多基站无线传感器网络的跨层优化问题。以设计无线传感器网络中的数据路由、传感器节点的功率控制及无线能量补给设备的工作策略为研究目标,通过提出无线传感器网络中传感器节点活跃度的概念,分析无线传感器网络物理层与网络层需要满足的约束条件,结合无线能量补给设备需要满足的约束条件,提出可充电无线传感器动态网络跨层优化问题,并将其转化为易于求解的线性规划问题。根据求得的最优解获得无线传感器网络中传感器节点动态且周期的数据路由及功率控制策略,并得到无线能量补给设备周期性工作策略,且无线能量补给设备驻站时间比较之前研究成果提升在100%以上。     

一种节能高效的无线传感器网络路由优化方法

现有无线传感器网络的迅速发展对其路由协议提出了较多性能评价指标,综合考虑网络能耗、生存期、自适应性等重要因素,提出一种节能高效的无线传感器网络路由优化方法。通过建立无线传感器网络路由优化多指标约束模型,采用基于图论的Dijkstra算法进行路由寻优,得到了满足性能评价指标的网络优化路由,使无线传感器网络寿命更长。仿真结果验证了方法的正确性和有效性。     

WSNs中协同簇数据汇聚机制研究

在无线传感器网络(WSNs)中,数据汇聚是各种应用的基础,其能量消耗也是网络总能耗的主要部分,因此研究能量有效的数据汇聚机制是关键。该文提出了一种"协同簇"的数据汇聚机制(CC-DAM),从理论上完整分析了其数据传输的总能耗,导出了簇内参与协同数据传输的最佳节点数,并论证了其优于传统簇机制的条件;同时,提出了一种基于簇核心的地理位置路由策略,具有能量有效性和好的路由方向性。仿真实验结果表明CC-DAM是一种能量有效的数据汇聚策略,适合无线传感器网络的各种应用。     

一种基于位置信息的路由协议ACR

水下传感器网络是一种特殊的传感器网络。由于水下通信条件的限制,以水声通信为基础,构建一个简单、高效的水下传感器网络路由协议成为该研究领域当前的重点之一。本文首先阐述了水下传感器网络的几个重要特点和当前实现网络高效通信面临的主要挑战;其次,从水下传感器网络路由协议入手,着重研究了几种不同的利用地理位置信息的路由协议;结合...     

提高寿命周期的节能传感器网络设计

为了延长传感器网络的寿命周期,提出了一种基于整数线性规划约束和流量路由策略的节能传感器网络。首先,把传感器网络用一个图G(V,E)来表示,并将其寿命周期划分为许多个相等的时段,把这些时段称为"回合";然后,根据一个传感器节点在接收和发送一个消息时所消耗的能量,构建出确定基站在可行站点的位置的整数线性规划约束系统模型BSL~(mm)(G,α,K_(max))和BSL~(me)(G,α,K_(max)),前者使得在一个回合中由一个传感器节点消耗的最大能量E_(max)最小化,后者使得在一个回合中全部传感器节点消耗的总能量最小化;最后基于求解2个ILP所得到的流量信息,采用一种基于流量信息的路由策略来确保在每个回合期间能量高效的寻由。性能评价结果表明,系统模型BSL~(mm)(G,α,K_(max))和BSL~(me)(G,α,K_(max))相比于其他2种典型的节能方案,将明显提高传感器网络的寿命周期。     

基于ZigBee的无线传感器网络在大坝安全监测中的应用

有线大坝安全监测系统的线缆敷设是一项复杂的工程,且其监测点的安装、调整、扩充等也不方便。文中提出一种基于ZigBee无线传感器网络的大坝安全监测系统。无线网络由一系列监测节点、路由节点以及终端协调器组成,各监测节点依靠路由节点转发其监测数据至终端协调器,通过通用分组无线电业务（GPRS）网络传送到监控中心。给出了无线传感器节点、协调器的设计,根据水库大坝监测系统的网络拓扑结构,设计了一种有效的分级路由策略。     

一种分布式路由表簇内广播传感器网络路由算法

通过分析现有无线传感器网络路由算法,结合大规模无线传感器网络的特点,提出了一种基于簇的分布式路由表簇内广播路由算法。详细介绍了簇间路由发现过程中簇内各节点间RREQ、RREP分组交互过程以及簇间路由算法,估计了簇间路由成本、路由表规模以及分组路由转发延迟。通过试验仿真验证,在增大网络规模的情况下,其路由表建立速度和路由规模上限均较传统算法具有明显的优势。     

无线传感器网络组播路由分类研究

目前无线传感器网络作为国内外一个全新的研究领域,吸引了许多研究者的关注.但由于无线传感器网络工作环境的恶劣和节点资源受限(能量、内存和处理能力)等因素,使得延长网络的生命周期极为困难.组播技术能够比较好地满足网络对资源的要求.在综合大量组播路由协议的基础上,本文总结了目前已有的无线传感器网络组播相关研究,将主要的组播路由协议进行初步分类,分析比较和研究了其中具有代表性的路由协议,最后分别指出各自的特点.     

面向城市配电网的延长网络寿命路由算法

配电网智能化是提高供电可靠性和供电质量的重要手段,对配电网状态进行实时监测是实现配电网智能化的重要基础。无线传感器网络以其独有的组网灵活性、可扩展性和自组织自恢复能力,在智能配电网通信中得到了广泛关注。路由算法是无线传感器网络的网络层关键技术,算法应从整个网络系统角度,考虑网络能量的均衡使用,最终延长网络寿命。而传统的无线传感器网络因节点受能耗及路由算法限制,网络寿命较短。研究配电网应用场景下的能耗均衡路由算法成为无线传感器网络应用的一个关键问题。文中提出一种面向城市配电网的延长网络寿命的路由算法,能够平衡网络节点能量消耗,进而延长网络寿命。仿真结果表明,提出的方法能够有效延长网络寿命,适合在配电网通信中使用。     

智能配电网ZigBee无线传感器网络路由机制研究

无线传感器网络应用于智能配电网通信中,在保证无线传感器网络数据通信速度和通信质量的前提下,需建立具有上确界保证的智能配电网通信路由算法。在智能配电网通信无线传感器网络拓扑结构的基础上,建立满足智能配电网通信可靠性要求下的实时性与可靠性路由机制。路由协议具有多跳路由、自动组网等特点,以满足不断变化的网络,为其他具有ZigBee网状拓扑结构的系统提供参考。     

基于TRDP的网络优先级调度优化方法研究

将实时以太网应用于列车是未来列车通信网络发展的必然趋势。基于应用列车实时数据协议(train real-time data pro-tocol, TRDP)的车载设备搭建列车网络系统模拟试验平台,研究列车通信过程中各子控制系统的时延特性。通过测试多种发送周期下过程数据和消息数据的网络诱导时延来分析网络性能表现,为改善对实时性要求较高的消息数据传输时延,提出一种优化的优先级调度方法。使用网络演算方法对TRDP协议默认优先级调度方法和优化方法分别进行时延上界推导,最后在试验平台上应用该优化方法的同时测得多组时延数据。两种调度方法下的测试数据对比结果表明,该优化方法可在满足其它优先级数据传输时延要求的前提下,将较高优先级消息数据的时延在本地和跨编组网络下有效减少8.621 ms和13.545 ms,以此验证了该研究对提升列车实时以太网络性能的可行性。     

移动传感器网络中面向社会环境的数据传输

如何将节点收集到的数据有效的传递到汇聚点是移动传感器网络(mobile sensor network,MSN)中数据传输需要解决的主要问题,在面向社会环境的MSN中,可利用节点载体的行为特性来辅助设计数据传输方法,为此提出基于社会行为的数据传输策略(social behavior based data delivery...     

基于EPOCHS平台的监控网与GOOSE网合一的网络仿真分析

通用面向对象的变电站事件(GOOSE)是IEC 61850标准中用于满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。针对监控网与GOOSE网合一的网络结构,运用电力通信同步仿真平台(EPOCHS)进行通信网络动态仿真。通过对GOOSE及采样值(SAV)实时性的仿真分析,其结果为报文优先级、网络带宽及组网的创新拓展提供了依据。     

A Dynamic Programming Algorithm for Scheduling In-Vehicle Messages

In-vehicle information systems (IVISs) can enhance or compromise driving safety. Such systems present an array of messages that range from collision warnings and navigation instructions to tire pressure and e-mail alerts. If these messages are not properly managed, the IVIS might fail to provide the driver with critical information, which could undermine safety. In addition, if the IVIS simultaneously presents multiple messages, the driver may fail to attend to the most critical information. To date, only simple algorithms that use priority-based filters have been developed to address this problem. This paper presents a dynamic programming model that goes beyond the immediate relevance and urgency parameters of the current Society of Automotive Engineers (SAE) message scheduling algorithm. The resulting algorithm considers the variation of message value over time, which extends the planning horizon and creates a more valuable stream of messages than that based only on the instantaneous message priority. This method has the potential to improve road safety because the most relevant information is displayed to drivers across time and not just the highest priority at any given instant. Applying this algorithm to message sets shows that scheduling that considers the time-based message value, in addition to priority, results in substantially different and potentially better message sequences compared with those based only on message priority. This method can be extended to manage driver workload by adjusting message timing relative to demanding driving maneuvers.     

基于社会活性和副本限制的DTN路由算法

容忍延迟网络(DTN)为提高消息传输成功率,往往采用多副本策略,导致网络消息泛洪现象,需要对消息副本进行限制。提出了一种基于社会活性和副本限制的DTN路由算法(social activity and copy-limited based DTN routing algorithm,SACRA),该算法基于节点运动历史轨迹和相邻节点特性定义社会活性,根据社会活性和可用缓冲区大小合理分配相遇节点携带消息的份额和交换消息类型,使消息加速扩散,能尽快到达目标节点。仿真结果表明,与典型的多副本DTN路由算法相比,SACRA能够有效降低了消息转发数和负载比率,当时间在1 000 s后成功率在50%以上,从而降低了网络开销,并获得较高的消息递交成功率。     

Resource management in LEO satellite networks

To provide truly global coverage needed by increased Personal Communication Services (PCS), a new generation of mobile satellite networks has been proposed. These low Earth orbit (LEO) mobile satellite networks handle multimedia traffic and can be used for non-real-time as well as real-time service to remote areas. Due to the many handoffs, resource management and connection admission control are important tasks for fair bandwidth sharing and QoS guarantees. Because the total link capacity has to be divided among several carriers and given the limited buffer capacity of the ATM switch, resource management is vital. It ensures the ability of the network to provide users with their negotiated QoS while protecting the network and the end-systems from congestion. We introduced a simple connection admission control (CAC) priority policy based on the delay and cell loss requirements for the investigated types of traffic. We took into account the handoff status of the satellite beams involved. Thus, we propose an onboard buffer architecture with separated buffers for new calls and intra-satellite handoff calls. The priority scheme applied is as follows: highest priority is given to CBR, followed by rt-VBR, nrtVBR and ABR.     

IEEE 1588同步时钟网络时延误差的分析及修正

IEEE 1588同步时钟基于TCP/IP技术,采用变电站通信网络对时,受通信网络传输阻塞的影响,存在同步报文传输路径延时误差。文中分析了IEEE 1588时钟同步精度误差;提出了基于区分服务调度模型的同步报文路径延时误差修正方法,通过设置网络节点业务报文队列的优先级,建立了带宽调节因子和紧迫度机制,确定了同步报文的时延,并提出时钟发生器振荡频率的修正方法;实现IEEE 1588同步时钟误差的修正。搭建了高精度网络时钟硬件平台,并完成了测试。实验结果表明,该时钟实现了纳秒级网络对时,能够满足智能变电站IEC 61850标准对时间精度的要求。     

基于DiffServ网络实现变电站信息综合传输

针对现有变电站信息综合传输方案的不足,提出了基于区分服务(DiffServ)网络的变电站信息综合传输的具体实现方案,通过为不同业务分配不同的每跳行为(PHB),综合运用优先级队列(PQ)调度策略、约定访问速率(CAR)流量整形和随机早期诊断(RED)队列管理技术共同实现。并且以某实际电力通信网络为例,采用网络仿真方法,对该方案的性能进行了定量评估。仿真结果验证了该方案的有效性和可行性。     

Special delivery: An increase in MMS adoption

This article is aimed at identifying thconsumer'se additional factors that are not considered by the research communities in addressing the problems affecting the growth of MMS in a mobile network. The technocommercial issues are highlighted and a solution is proposed that is technically feasible and commercially acceptable. The main contribution is in highlighting the drawbacks of the current delivery mechanism where users are unable to evaluate the content before downloading an MMS message. In the cunent mechanism, the different parts of an MMS message (including audio, video, and image) are transcoded in the MMS center to make the contents presentable to heterogeneous types of mobile handsets. We show that with the delivery of a summary of the contents, the consumer's acceptability to MMS can be potentially improved. The proposed change in the delivery process, which considers the dynamic situation of the handset, will enhance the MMS presentation and improve the level of satisfaction. The change will enable the operator to divide the charge between the sender and receiver and also to exploit the asymmetry in utility gained.     

基于CAN总线的网络控制系统分布式调度策略的研究

提出了一种基于CAN（controller areanetwork）总线的网络控制系统的分布式消息调度策略：该策略改变传统CAN节点消息的标识符固定分配的方法，它根据节点发送消息的时间紧急程度动态地给消息分配标识符，即与前一条消息的最大允许时间间隔较短且间隔中逝去时间较多的消息有较高的优先级。该文也对提出的调度策略进行了仿真分析。