无线传感网络数据转发最佳权重选取算法仿真

为了有效提高无线传感网络数据转发的有效性和可靠性,针对传统的数据转发算法存在的数据转发率低、延时长等问题,提出一种基于蚁群优化的无线传感网络数据转发最佳权重选取算法。选择无线传感网络数据节点负载、剩余能量以及数据转发时延作为网络服务性能评价指标,利用熵权系数法自适应地确定评价指标的权重。引入数据转发链路容量和链路距离等因素建立数据转发时延最小的优化模型,利用蚁群算法的节点概率函数机制找出能同时满足时延带宽和数据转发链路容量要求的评价值最高的邻居节点,通过上述节点选取数据转发最优权重,完成数据转发。实验结果表明,所提算法在节点能量消耗、转发延迟、数据转发率等方面都优于现有无线传感网络数据转发算法。     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

无线传感执行器网络中多源容错拓扑控制算法研究

拓扑控制是延长无线传感器网络生命时间的关键技术.针对异构网络的复杂性,提出了基于功率控制的分布式多源容错拓扑控制算法MSFT.在由大量计算、能量受限的传感器节点和少量性能较优的执行器节点组成的异构无线传感执行器网络模型中,算法保证任意传感器节点与执行器节点之间至少存在k条不相交路径同时选择权值较优节点使路径总功耗尽可能少,这样当任意k-1个节点失效时并不影响网络的连通性.理论分析证明算法能以O(n)的时间和消息代价构造网络拓扑,仿真实验进一步证实算法的有效性.     

基于复杂网络的无线传感器网络能量脆弱性分析

无线传感器网络(WSNs)正常运转的重要前提条件是支撑整个网络的节点能量是否充足,因而针对无线传感器网络的能量效率的研究一直是该领域研究的热点和难点问题。从节点能量效率的末端也就是其脆弱性展开研究,分析了无线传感器网络的拓扑特征和脆弱性对于节点能量优化和提高网络生命周期有重要的意义。采用Space D法建立拓扑网络模型,并用Matlab 7.0工具分析平均路径长度、节点度、聚类系数等指标及其分布规律,标注各个节点的能量脆弱性走势图,找到影响网络生存周期的最大关键节点。仿真实验结果表明:水质变化大的区域所覆盖的节点,数据传输量大,导致能量消耗过快,在度数一样条件下,这些节点对整个网络效率的影响最大。     

基于半马尔科夫链的无线网络能耗模型的研究

在分析无线传感网络能量消耗特征的基础上,根据无线通信环境和节点的状态转换关系,建立了基于半马尔科夫链的无线传感网络的能耗模型,并通过仿真实验验证得出传感节点实际能耗剩余值与所建模型能耗预估值基本相同,从而说明所建立的能耗模型准确有效,为改变传感节点工作状态、延长传感网络使用寿命提供了可靠的节点能量数据.     

一种无线传感器网络能耗均衡的自适应拓扑博弈算法

针对无线传感器网络节点能量有限与能耗不均衡导致网络生命周期提前结束的问题,运用势博弈理论将节点的平均寿命、节点最短寿命、网络的连通性以及覆盖性应用到效益函数的设计中,建立一种基于序数势博弈的能耗均衡的拓扑控制模型,以证明博弈模型是序数势博弈.基于该势博弈模型,提出一种能耗均衡的自适应拓扑博弈算法.该算法根据节点平均寿命调整自身的功率,帮助最短寿命节点降低功率,延长整个网络的生存时间.仿真实验及对比分析表明,所提出的算法相比于其他基于博弈论的拓扑控制算法,能够改善网络能量的均衡性,提高网络能量效率,保证网络拓扑的健壮性,增强网络拓扑的自适应性.     

基于粒子群算法的无线传感网络中继节点选择策略

针对无线传感网络中继节点没有固定的能量供应,导致无线传感网络数据传输速率较低、吞吐量较小的问题,提出基于粒子群算法的无线传感网络中继节点选择策略方法。构建无线传感网络系统模型,根据模型得出网络中每个位置中继节点的作用,同时收集所有中继节点构成中继节点集,保证中继节点的选择策略具有多样性;根据节点能量和信噪比加权得出中继节点的选取准则,并在粒子群算法的帮助下不断更新中继节点的选取结果,得出全局最优中继节点策略,实现无线传感网络中继节点选择。仿真结果表明,所提方法的数据传输延时平均为1.81ms,均方根误差平均值为1.29,及吞吐量最大值为260op/s。     

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.     

一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法

无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）中通常节点能量受限,节点间能耗不均衡会导致网络生命周期缩短.针对该问题,综合考虑节点的能量效率和能耗均衡,通过引入阿特金森指数设计了一种改进优化的综合效用函数;基于此,建立了一种能耗均衡的拓扑博弈模型,并证明了该拓扑博弈模型是序数势博弈且存在帕累托最优;提出了一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法（DTCG）.通过仿真实验及对比分析表明,相较于其它基于博弈理论的拓扑控制算法,DTCG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,拥有更好的能量均衡性和能量效率,可以有效延长网络生命周期.     

无线传感网络节点信号模型

无线传感网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、微传感器技术的新型网络。无线传感网络节点是构成WSN的基础。为了解无线传感网络节点的工作原理,描述无线传感网络节点的理论,通过分析无线传感网络节点的组成和信号处理过程,研究了无线传感网络节点的信号模型。并给出了基于Atmega128L处理器的无线传感网络节点实际模型。研究为无线传感网络节点的理论和实际应用提供了积极的意义。     

基于改进支持向量机的无线传感器网络路由优化算法

为了解决当前无线传感器网络路由算法能耗大的缺陷,设计了基于改进支持向量机的无线传感器网络路由算法(PSO-LSSVM)。首先建立了无线传感器网络路由能耗的数学模型,然后通过组合模型的节点剩余能量进行在线估计,选择能耗最小的路由进行数据传输,最后在Matlab 平台上对该算法的性能进行测试。结果表明,PSO-LSSVM可以快速找到能耗最小的路由,改善了数据传输的可靠性,降低了数据的传输时延,而且综合性能优于对比的无线传感器网络路由算法。     

基于网络编码的传感器网络信息交换算法研究

在以数据为中心的无线传感器网络中,节点间的信息交换问题越来越受到研究者的关注.信息交换的效率反映了网络的服务质量,甚至直接影响到网络的生命周期.立足于分簇的无线传感器网络,分类总结了簇节点拓扑模型,提出了基于网络编码的无线传感器网络簇内信息交换算法.在理论分析和仿真实验的基础上,将网络编码算法与传统信息交换算法进行了比较和总结,深入分析了其性能优劣和适用场景,并展望了信息交换算法未来的研究方向.     

基于服务质量机会测量的传感器网络协作控制机制*

为了消除制约无线传感器网络性能的因素和提高网络控制效率,基于实时网络服务质量机会测量,提出了传感器网络协作控制机制。首先,基于发送端节点和接收端节点状态以及中继节点的协作,测定无线传感器网络实时状态。其次,分析能耗品质和负载品质对网络性能的影响规律。接着,讨论不同分频调制方式对网络性能的影响规律。最后,制定了网络状态感知的机会分频调制的传感器网络协作控制机制。数学分析和实验结果表明,所提出的传感器网络协作控制机制对无线传感器网络的实时性、可靠性和吞吐率等方面具有较强的保障能力。     

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。     

基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议

在基于查询的无线传感器网络中,组播技术的应用可大幅减少传感器节点的能量消耗,延长节点寿命.针对大型无线传感器网络组播协议性能不高,且易遭受攻击等问题,提出了基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议.该协议主要运用Steiner树与分簇网络的思想,将Steiner树的高效性与簇的高扩展性相结合,提高了无线传...     

基于云安全模型的簇状树形无线传感器网络路由协议

由于传统的簇状树形无线传感器网络路由协议簇首能耗方差较大,导致存活节点数量和节点剩余能量较少,降低了无线传感器网络的使用寿命,为此设计一种基于云安全模型的簇状树形无线传感器网络路由协议。通过计算簇状树形无线传感器网络在接收与发送数据时的传输能耗,利用云安全模型获取云安全态势各种要素之间的不确定关系,预测节点的综合信任值,以预测结果为基础,采用蚁群算法获取分区节点的最优路径,完成簇状树形无线传感器网络路由协议。实验结果表明,本文设计的路由协议簇首能耗方差较小,存活节点数和节点剩余能量更多,接收数据包量比其他2种协议分别高出了48.1%和22.6%。由此可见,本文设计的路由协议延长了簇状树形无线传感器网络的使用寿命。     

基于均匀分簇的无线传感器网络寿命最大化理论分析

无线传感器网络路由协议的一个重要目标是均衡节点能量消耗并延长网络寿命.基于均匀分簇的无线传感器网络模型,对网络寿命最大化进行了理论分析.在此基础上,提出了一种改进的数据传输方式,有效地均衡了节点的能量消耗,并显著地延长了网络寿命.模拟实验表明,在网络半径一定时,通过合理地选取最优的簇半径,可以最大化网络寿命.改进数据传输方式后的最大网络寿命比改进前的提高了13%.最后,结合该领域当前研究现状,指出了基于分簇路由协议的最大网络寿命未来的研究重点.     

基于相对距离的多级能量异构传感器网络成簇算法

延长网络寿命并获得更好的监控质量是无线传感器网络成簇算法的重要性能指标。在分析现有主要成簇算法的基础上,提出了一种适应于多级能量异构传感器网络的基于相对距离的成簇算法RDCA(Relative Distance Clus-tering Algorithm)。算法中,节点根据通信范围内其他节点与自身的平均距离、节点自身与基站的距离以及节点当前剩余能量来确定节点成为簇头的概率。所有节点轮流成为簇头,以分摊能量消耗。仿真实验结果表明,与现有主要聚簇算法相比,在多级能量异构环境下,新的成簇算法拥有更长的生存时间和更优的网络监测质量。     

一种能量有效的平面式无线传感器网络的信任管理模型

信任管理机制解决了来自无线传感器网络的内部攻击问题,但同时产生由信任评价带来的额外开销。现有的信任管理模型对节点信任度的评价缺乏公平性,导致节点使用率的降低。为了解决信任机制在无线传感器网络的耗能问题,提出了一种能量有效的平面式无线传感器网络信任模型。通过节点的自身性能与任务难度的关系定义节点的执行度,在确保信任管理有效性的同时,增强节点信任度评价的公平性,从而提高传感器节点的使用率,降低了能量消耗。最后通过模拟实验,证明该信任模型与传统信任模型相比,能够有效检测恶意节点,同时大大降低了节点的能量消耗,提高了网络生存周期。     

WSN中考虑节点磨损的分布式自稳定网络寿命优化算法

针对无法预估的节点故障影响无线传感器网络寿命的问题,本文提出了一种考虑节点磨损的分布式自稳定优化算法。首先,利用韦伯函数拟合网络生命周期的分布,定期唤醒睡眠节点进行故障检测;然后,采用分布式调度,无需知道传感节点的位置信息,使用多个节点同时工作,从而提高效率;最后,通过较低的网络通信代价,及时使用空闲节点替代故障节点,保持网络的连通性。理论分析和仿真实验验证了本文算法的有效性及可靠性,仿真结果表明,当传感器节点的可靠性随着使用时间与磨损下降时,本文算法可以更好地延长无线传感器网络寿命,相比分布式多目标概率覆盖协议,本文算法在寿命延长、覆盖率、节点唤醒次数等方面均取得更好的性能。