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.     

一种高节能多跳分层路由协议

针对无线传感器网络节点存在电池能量有限和通信过程中能量消耗大等缺点,为最大限度地延长无线传感器网络的寿命,解决节点能耗分布不均匀的问题,提出了一种高节能多跳分层路由HE-EMHR协议.协议分别根据节点的能源决策和新的权函来选择簇头和簇头的下一跳,并引进一种新因子确定候选节点.试验证明了该协议的有效性,表明此协议能保证网络具有更强的生存能力和更长的生命周期.     

一种新的基于能量消耗速率模型的分簇路由协议

无线传感器网络中通常采用分簇路由协议来减少能耗,但仍然存在节点能量消耗快且不均匀的问题。鉴于经典的低功耗自适应集簇分层型协议LEACH的簇头选举过程中,没有考虑节点能量消耗速率和普通节点到sink节点距离的局限性,提出了一种新的分簇路由协议。仿真实验表明,新协议能够使节点能量均匀分布,降低节点能量消耗,延长传感器网络的生存周期。     

WSN中基于LEACH的改进路由协议

针对LEACH协议中簇首分布不均匀和节点能量消耗不均衡的问题,为了提高节点能量利用率,延长网络运行周期,提高节点在网络运行过程中的存活率,提出了一种LEACH-NE改进算法。该算法综合考虑节点到基站的距离及节点的剩余能量等因素确定最佳簇首个数,然后通过考虑能量因素来优化簇首选择。仿真结果证明了改进后的路由协议在网络运行周期和网络能量消耗方面优于LEACH协议。     

硬件平台上的HEED实现及其性能分析

为研究无线传感器网络中的分簇算法性能,在基于TinyOS操作系统的硬件平台上实现混合能量高效分布式分簇(HEED)算法。针对分簇后形成的树状网络拓扑给出相应路由协议和MAC协议。实验结果表明,当网络节点分布均匀时,HEED算法能形成较好的网络拓扑,当网络节点分布不均匀时,性能明显下降,给出的路由协议和MAC协议能保证节点达到较低的能量占空比,从而延长网络生存周期。     

无线Ad hoc网络中基于区域代价的功率感知路由协议*

由于能量的限制,无线Ad hoc网络面临网络生存时间、无线资源利用效率以及时延要求等方面的挑战。为了降低网络的能量消耗,延长节点寿命和网络生存周期,提出了一种基于区域代价的功率感知路由协议。该协议在路径选择时,综合考虑节点及其邻居的剩余能量、节点发射功率和节点接收处理功率等因素,使网络中节点的能耗趋于一致,并延长网络的生存时间。该算法的复杂度不高,易于在节点运行。仿真结果证明该协议能取得较好的性能。     

高效节能的无线传感器网络路由协议设计与实现*

提出了一种高效节能的无线传感器路由协议,此协议中,传感器节点保存多条到达网关节点的最短路径,通过轮循机制选择最短路径,从而将数据传输的任务均衡地分布于多条路由路径上,避免了网络冲突,节省了节点的能量消耗。对此协议进行了详细的分析和讨论,在网络仿真环境下实现了此协议并且分析比较了此协议与LEACH和PEGASIS的性能,实验数据表明此协议比现有协议具有更好的性能,充分证明了此协议的有效性和正确性。     

基于Fuzzy C-Means聚类算法的改进LEACH协议

LEACH协议是一种被广泛应用到无线传感器网络中的路由算法。针对经典LEACH算法存在簇头节点空间分布不均匀和传感器节点能耗不均衡等缺点。提出了一种改进LEACH协议,新的路由算法首先利用Fuzzy C-Means聚类算法和节点位置信息将整个网络分割为多个簇;在每个簇中再利用考虑了节点剩余能量的LEACH算法完成单簇头的选举,以完成数据簇内收集和双跳传输。计算机仿真表明,改进的LEACH协议能均衡网络节点能耗,有效延长整个网络的生存周期。     

无线传感器/执行器网络中能量有效的实时分簇路由协议

无线传感器/执行器网络(WSANs)主要应用于自动控制领域,实时性问题是其面临的首要挑战.根据实际环境中的节点部署情况,建立了系统模型;研究了分簇策略与功率控制技术对于自组织网络实时性的影响,提出了一种可适用于WSANs的能量有效的实时分簇路由协议--RECRP协议.该协议采用二级成簇策略使网络中的各类节点稳定分簇.分簇后的各类节点具有不同发射功率,利用执行器节点的强大通信能力有效降低网络延时.采用能量有效性算法使网络中的传感器节点轮换担任簇首,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.实验结果证明,在WSANs中RECRP协议可使网络稳定分簇,并且在网络的实时性与能量有效性方面与现有典型路由协议相比具有更优越的性能.     

移动自组网络中一种有效的选播路由协议

移动自组网是一种特殊的无线移动通信网络，它由一系列带有无线收发装置的动态节点临时形成一个多跳的自治系统，因此传统网络中的路由协议不适合于移动自组网络．选播作为一类新的通信协议，能有效平衡网络负载分布和提高网络性能．本文首先描述了移动自组网络的特点及该环境下的路由协议，在此基础上提出了一种有效的选播路由协议．通过平均分组传送成功概率和平均控制字节数指标的测试表明了算法的有效性．     

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。     

Signal strength based routing for power saving in mobile ad hoc networks

The transmission bandwidth between two nodes in mobile ad hoc networks is important in terms of power consumption. However, the bandwidth between two nodes is always treated the same, regardless of what the distance is between the two nodes. If a node equips a GPS device to determine the distance between two nodes, the hardware cost and the power consumption increase. In this paper, we propose using a bandwidth-based power-aware routing protocol with signal detection instead of using GPS devices to determine the distance. In our proposed routing protocol, we use the received signal variation to predict the transmission bandwidth and the lifetime of a link. Accordingly, the possible amount of data that can be transmitted and the remaining power of nodes in the path after data transmission can be predicted. By predicting the possible amount of data that can be transmitted and the remaining power of nodes after data transmission, we can design a bandwidth-based power-aware routing protocol that has power efficiency and that prolongs network lifetime. In our simulation, we compare our proposed routing protocol with two signal-based routing protocols, SSA and ABR, and a power-aware routing protocol, MMBCR, in terms of the throughput, the average transmission bandwidth, the number of rerouting paths, the path lifetime, the power consumed when a byte is transmitted, and the network lifetime (the ratio of active nodes).     

无线传感器网络中关键节点的节能问题

无线传感器网络是能量受限的网络,近年来发表的路由协议考虑了传感器节点的节能问题,但是未在重要程度不同的节点之间进行区分.将网络拓扑中的关键节点概念与路由协议的设计相结合,给出了如何在路由过程中标示关键节点以及如何进一步为关键节点节能的算法.实验结果显示,算法能够有效地延迟网络的分离.     

基于功率控制的无线传感器网络MAC协议研究

本文提出了一种无线传感器网络自适应功率控制MAC协议APC-SMAC。APC-SMAC协议首先通过建立基于最优邻居节点数的功率调度表,提高信道利用率,减少通信能耗,另一方面对干扰节点发送反馈帧控制其进入睡眠,从而提高了网络数据吞吐量,减少了网络延迟。实验结果表明该协议在网络吞吐量、网络时延和平均能耗上均有了较大的提高。     

一种适用于稀疏无线网的定向Geocast路由协议

Geocast协议是一种向特定区域内所有节点传送数据的多播协议.由于传统Geocast协议不适应Geocast组内节点稀疏的环境,本文提出一种适用于稀疏无线网络的定向Geocast路由算法.算法根据节点所处位置,将控制包的洪泛分为两部分：受限洪泛将在距源节点较近的Geocast区内节点与源节点间建立路由;定向洪泛可在远离其它Geocast区内节点的 Geocast节点与源节点间建立路由.实验结果表明,在节点稀疏的环境下,该算法比现有Geocast协议具有更好的性能.     

具有范围选择的传感网络再编程协议算法研究

已有的传感网络再编程协议大多假定网络中所有节点是同类的,运行同一版本的应用程序,而实际网络节点是异类的。提出了一种新的具有范围选择的再编程协议,该协议变传统的ADV-REQ-DATA三次握手该协议为路由形成、代码传送、请求丢失包三个阶段协议,有效地降低了参与代码转发的中间节点数;中间转发节点通过获取一跳范围内希望接收更新代码数据的节点序列,采取单播或组播方式有针对性传送更新代码,而不是泛洪式的广播,减少了REQ确认信息包,并能统计出参与代码更新的同类节点数和参与代码转发的异类中间节点数。性能分析与模拟实验表明:该协议在平均延时、能量消耗等方面优于传统的Aqueduct。     

一种新颖的无线传感器网络双向路由协议

目前对于传感器网络路由协议的研究越来越引起科学和工程界的广泛重视,但对于双向路由协议的研究还相对比较少,这是由于在传感器网络中,现有带宽对上行和下行链路同时工作支持得并不是很充分。一般来说,基于树型结构的上行路由被用来从感知节点接收数据,而下行路由一般以泛洪的方式广播兴趣信息到感知节点,这导致在下行链路上经常出现过载的情况。本文基于新颖的地址标记方式提出了一个有效的传感器网络双向链路路由协议,而且该方式在每个节点上只占用很小的地址空间。仿真结果表明,相对于传统的泛洪方式的路由协议来说,我们所提出的路由协议所产生的控制包数量远远小于已有路由协议。     

基于双线性对的轻量级Ad Hoc网络匿名路由协议

为实现Ad Hoc网络节点的匿名性,一些匿名Ad Hoc网络协议被提出,但是这些协议中使用了大量的公钥计算,而公钥计算消耗了大量的时间和能量,这对于能量和计算能力均有限,同时移动速度很高的Ad Hoc网络节点很不适用。因此,提出一种新的轻量级的Ad Hoc网络匿名路由协议,在保证节点的一些安全特性以及匿名性的同时,更重要地是使用双线性对的算法进行密钥协商,很大程度地降低了计算时间,并减少了公钥的使用,从而提高了路由建立的效率。分析表明,与其他协议相比,所提协议更加高效。