基于无线传感器网络的分布式时分多址调度策略

针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中数据量大而导致的无线信号冲突概率高的问题,提出了一种分布式的时分多址调度策略(DTSS)。该策略采用了一种分布式的竞争算法来构建节点的时隙调度表,即每个节点根据自身搜集到的信息来决定下一跳目的节点,并和其他节点竞争传输时隙。所有节点完成时隙调度表的建立后,节点在每个数据采集周期根据自己的工作时隙调度表发送和接收数据。仿真结果表明,该策略避免了节点无线信号的冲突,降低了节点能耗,延长了网络生命周期。     

基于网络效用最大化与冲突避免的无线传感器网络MAC协议

针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中的无线信号冲突和能量利用效率问题,提出了一种基于网络效用最大化与冲突避免的媒体访问控制(UM-MAC)协议。该协议基于时分多路复用(TDMA)调度机制,将效用模型引入无冲突的节点工作时隙分配过程中,把链路可靠性、网络能耗归纳到一个统一的效用优化框架中;进而提出了一个启发式算法,使网络能够快速找到一个基于网络效用最大化与冲突避免的节点工作时隙调度方案。将UM-MAC协议与S-MAC协议和冲突避免MAC(CA-MAC)协议进行比较,在不同节点数量的网络环境中,UM-MAC获得的网络效用较大,平均数据包成功发送率较高,生命周期介于S-MAC与CA-MAC之间,在不同的网络负载下所有节点发数据包到汇聚节点的平均时延有所增加。仿真实验结果表明:UM-MAC协议较好地解决了冲突干扰问题,提高了网络的数据包成功发送率和能量利用效率等性能;在低网络负载时,TDMA类协议的性能并不比竞争类协议好。     

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.     

基于TDMA的无线传感器网络时隙分配算法

传感器技术、微机电系统、网络和无线通信等技术的进步,推动了无线传感器网络的产生和发展.根据无线传感器网络中节点密度大、以数据为中心和能量有限的特点,提出一种基于时分多址(TDMA)的动态分布式时隙分配算法.该算法根据两跳范围内的邻居节点信息动态分配时隙并能有效适应本地拓扑变化.通过仿真对该算法的良好性能进行了分析.     

无线传感器网络媒质接入控制协议的研究

针对现有的无线传感器网络单信道媒介接入控制协议,存在信道利用率低、信号冲突等问题,提出一种新颖的多信道媒质接入控制协议(MCMAC);该协议引入协调节点和时隙分配的方法,并充分利用硬件通信频率可调的特点,实现了无竞争的多信道媒质接人控制;仿真结果表明,采用该协议可以在有效提高信道利用率的同时,提高网络吞吐量,降低信号冲突和能量消耗,延长网络寿命.     

最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法

针对无线传感器网络的节点能量有限,且在进行信息传输时存在数据冲突、传输延时等问题,提出基于最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法。该算法将整个网络中的节点分成多个簇,并根据节点的传输范围,将每个簇中的节点均匀分布,每个节点根据自己的本地信息和剩余能量选择通信方式向簇头节点传输数据,从而形成传输数据的最短路径;并根据集中式TDMA调度模型,运用基于微粒群的Pareto优化方法,使得网络在完成规定的信息传输时每个节点耗费的平均时隙和平均能耗最低。仿真结果表明,上述算法不但可以最大化网络的生存周期,还可以有效地降低数据融合时间,减少网络延时。     

一种低时隙开销无线HART链路调度策略

无线HART是一种适用于工业现场的无线传感网络。无线HART采用基于TDMA的超帧技术来统一安排网络中的资源调度,并实现网络内的通信冲突避免。本文基于无线HART的mesh型网络拓扑结构,提出一种低时隙开销的无线HART资源调度策略(LCLSS),使用较少的时隙资源开销来完成对网络中所有链路的调度安排。该策略通过对传输路径的合理选择,时隙资源的充分利用,降低了网络的传输所用的时隙资源,同时对提高网络吞吐量也有所帮助。测试表明,该策略有效的降低了网络传输所使用的时隙资源开销,提高了超帧资源的使用效率。     

WSNs中数据融合树的时隙分配算法

周期工作DC(Duty-Cycling)技术,即周期地开/关通信和感测能力,能够有效降低传感节点的活动时间,进而延长无线传感网络寿命.然而,此技术给数据融合提出了挑战.为此,提出免碰撞的数据融合树的时隙分配算法CF-DGSS(Collision-Free Data Aggregation Slots Scheduling Algorithm for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks),进而解决基于DC的WSNs的数据融合时隙分配问题.为了解决碰撞问题,CF-DGSS算法给每个节点构建冲突集.每个节点在融合时隙分配过程中,保存自己的冲突集.在分配时隙时,传感节点应当确保与冲突集内节点的数据融合不干扰.仿真结果表明,与其他的分配算法相比,提出的CF-DGSS算法具有低的融合时延.     

基于簇的无线传感网络流量负载的时隙调度协议*

针对大规模的无线传感器网络MAC协议在能量有效、低延时等方面的不足,提出一种基于簇的自适应时隙调度协议（ATSP）。整个网络由一些较小单位的簇组成,在每个簇内构造一棵数据聚集树,根据数据聚集树对节点每轮需要发送的数据流量进行加权,决定该节点的时隙大小;然后由簇头动态调节簇内节点时隙更新频率和顺序,可以降低时隙划分的能量和时间代价,减少节点的空闲侦听时间,避免串音。仿真表明,该协议有效地提高了网络能量有效性,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。     

基于NTP的Ad Hoc网络时隙同步算法

基于无线Ad Hoc网络时分多址接入机制,设计一种多信道时隙结构。根据网络时间协议(NTP)的基本原理,提出基于该时隙结构的全网时隙同步算法。该算法继承了点对多点无线通信系统的时隙同步方式,在完成时隙主从同步调整后,实现全网时隙的初始对齐,然后进入时隙互同步调整阶段,根据网络节点时钟偏差、节点移动速度和保护时隙的长度,设置合理的互同步调整周期,既不增加网络流量负荷,又可保证各节点发射时隙不碰撞。仿真结果表明,该算法具有较小的时间同步偏差,能快速实现全网的时隙同步,可应用于基于TDMA方式的Ad Hoc网络。     

一种基于邻接节点信息的合作式Ad Hoc网络协议

在802.11协议中,DCF（Distributed Coordination Function）机制是节点共享无线信道进行数据传输的基本接入方式,为了解决无线网络中隐藏节点问题,使用RTS/CTS机制减少冲突,然而当网络节点数增加时,节点传输的冲突次数亦增加,从而使网络性能明显下降。因此,需要设计新的MAC协议,以适应当前Ad Hoc网络应用的快速发展。在IEEE 802.11的分布式协调功能访问机制（DCF）基础上,本文设计新的节点合作式的网络协议（C-MAC）。C-MAC节点通过控制帧获得本节点2跳内的邻接节点信息,并且根据邻接节点的信息设计调度算法,使节点以轮询的合作方式传输数据,有效地避免冲突。仿真实验表明,在改变节点速率、帧长度、网络节点数等参数情况下,分别以吞吐量、单帧传输时间和公平性为指标,对DCF和C MAC协议进行性能比较。在节点传输速率为11Mbps时,C MAC协议吞吐量比标准DCF最多可增加50%。     

TDMA scheduling for event-triggered data aggregation in irregular wireless sensor networks

Multi-hop wireless sensor networks often use a TDMA schedule to collect data periodically from multiple locations within a large area. If the measurements from neighboring sensors are cross-correlated, they can be aggregated and compressed as they travel to the data sink. In order for data aggregation to occur quickly, the TDMA schedule must arrange time slot assignments in a certain order. The existing scheduling protocols cannot quickly obtain a schedule with this order, high concurrency, and no collisions. We propose a distributed TDMA scheduling protocol for data aggregation called DATP. In DATP, the sensor nodes transmit dummy packets in order to determine whether they can tolerate the interference from the other nodes that are assigned the same time slot. In this way, time slot allocations are empirically verified to be collision-free. In contrast, the existing protocols obtain schedules with collisions because they use unrealistic interference models such as neglecting interference generated more than two hops away. Furthermore, our simulations reveal that DATP achieves similar concurrency and lower execution time than comparable protocols. These simulations are executed for different network sizes, node densities, and data compression models. In addition, we show that, in networks with fluctuating links, DATP’s main advantage is its execution speed.     

基于核密度估计的分布数据流离群点检测

基于数据流数据的挖掘算法研究受到了越来越多的重视．针对分布式数据流环境,提出基于核密度估计的分布数据流离群点检测算法．算法将各分布节点上的数据流作为全局数据流的子集,通过分布节点与中心节点的通信,维护基于全局数据流的分布密度估计．各分布节点基于该估计对其上的分布数据流进行离群点检测,从而得到基于全局数据流的离群点集合．对节点之间的交互以及离群点检测算法的细节进行了讨论．通过实验验证了算法的适用性和有效性．     

无线传感网优化生存时间的分布式功率控制

为延长无线传感网的生存时间,提出优化生存时间的分布式功率控制算法(DPCOL).该算法分析节点发送功率变化下的链路流量平衡约束,链路最大传输速率约束,节点能耗约束等条件,建立最大化生存时间的网络模型.采用分布式功率迭代和次梯度算法求解该模型.节点获知与各邻居节点通信所需要的最低发送功率集,随机选择发送功率集中的功率作为...     

基于马尔可夫链的无线传感器网络分布式调度方法

能量效率是无线传感器网络(Wireless sensor network, WSN)研究中的核心问题之一. 当节点采用电池供电时, 有限的能量限制了网络的生存周期, 从而对无线传感器网络的大规模应用提出了挑战. 本文基于马尔可夫链, 提出了一种实用的、协作分布式的调度方法, 并从理论上证明了该方法的收敛性. 该方法不仅可对节点的休眠/唤醒进行调度, 还可以对节点数据发送进行调度以减少数据冲突的发生. 仿真实验结果表明, 该方法能够有效地减少节点能量的消耗, 且对其他网络性能的影响较小.     

认知无线电网络中QoS组播路由调度

在多跳认知无线电网络中,组播的信息通常要经由多个中间节点的转发才能到达最终的目的节点。现有的研究中已经有很多的组播路由协议,然而这些协议都是基于传统无线网络的,并不适合新型的认知无线电网络。本文解决的的问题是:在多跳无线网络中,给定一个具有QoS要求的组播请求,如何建立组播路由以及对路径节点进行传输调度,使得在满足QoS要求下整个传输过程的带宽消耗最小。本文提出了一个分布式的组播路由协议来解决该问题,该协议不仅实现了路由过程的建立,同时还完成了对节点传输过程的合理调度。实验结果证明本文的传输调度策略能有效地减少网络的带宽消耗,同时增加组播请求响应的成功率。     

一种由接收端发起的无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSN)中,现有的基于接收节点发起的异步MAC层协议,在计算接收节点唤醒时刻时,多采用维持邻居节点的伪随机唤醒时间表的方法。在网络动态负载条件下,此方法不能动态地改变节点唤醒间隔,从而带来较高的数据传输冲突率及较大的数据传输延时。为了解决此问题,本文提出一种新协议HELD-MAC(High energy efficiency and　low delay MAC),保证节点之间具有不同的唤醒时间,同时能够准确预测接收端唤醒时刻,而且接收端可以根据网络负载情况动态改变唤醒间隔。同时为了减轻能量黑洞问题,协议根据节点的剩余能量,自适应地改变节点的最小唤醒间隔。通过仿真对HELD-MAC进行评估,与RI-MAC,PW-MAC等对比,在数据传输延时、能量消耗、网络吞吐量和传输碰撞方面具有较大优势。     

分布式WSN联合概率覆盖节点调度算法

利用概率覆盖探测模型,提出了一种分布式的基于联合概率覆盖的节点调度算法。节点在本地通过与其一跳邻节点的信息交互,获取本地节点所在区域的所有覆盖匹配集,根据邻节点的工作状态判断本地所在区域被概率覆盖情况;最后,节点将根据判断结果调度本地节点进入工作状态或休眠状态。仿真结果表明,该算法执行效率高于CCP和DPCP算法,能够在保证网络概率覆盖前提下,关闭大量冗余节点,保证网络工作节点数目稳定,延长了网络寿命。     

桌面网格环境下遥感数据动态存储模式研究

基于网格体系结构节点资源能够被共享并被协同使用的概念,设计在分布式节点上实现数据存储和传递的网格数据存储系统.该系统允许网格用户在本地将数据上传到网格,网格管理节点负责对参与共享存储资源的节点进行管理,并将预定大小的数据分配到相应节点存储,同时响应网格用户的请求,使用基于Hash表的路由信息,找到对应请求网格数据的最佳路径,并激活网格线程,实现网格数据在节点间的完整传递.基于Alchemi网格中间件和.NET框架对遥感数据而进行的开发和应用表明,桌面网格动态存储是一个可行的网格计算应用.