基于异构分簇机制的IPv6 WSN系统设计与实现

为了满足传感器节点大规模部署的需求,文中设计并实现了基于异构分簇机制的IPv6WSN系统。系统中,簇内传感器节点基于Contiki操作系统,完成传感数据的采集,并将采集数据通过802.15.4协议以单跳或多跳形式发送到簇首;簇首节点基于Linux操作系统,通过802.11g协议以自组织形式组网,完成传感信息的高速率传输以及传感器采集数据在网关的汇聚。通过网关中的嵌入式Web服务器,可以实现对传感器网络的实时远程监测。实验表明,该系统保证传输链路稳定可靠,满足大量传感器采集数据高速远距离传输要求,具有良好的应用性和可扩展性。     

基于虚拟引力的WSNs路由协议设计与实现

数据采集是无线传感器网络(WSNs)主要功能之一,大规模的传感器网络采集并回收数据时容易出现节点负载不均衡,导致负载重的节点过早死亡.为了延长传感器网络的生存时间,本文提出了一种基于虚拟力的分簇路由协议(CRPVG),选取合适的节点出任簇首;根据簇首与普通节点的虚拟引力大小进行分簇;通过簇首之间多条传输将采集的数据包发送至基站节点.实验结果表明:提出的分簇路由协议在能耗均衡方面起到了较好的作用,延长了网络的生存时间.     

基于ZigBee的多点温度采集系统设计与实现

针对广阔空间环境温度采集系统对功耗及成本的要求,设计了基于无线传感网络技术的多点温度采集系统.以CC2430为主控芯片,选用DS18B20作为温度采集节点的传感器,基于ZigBee协议栈构建无线网络实现主从节点之间数据的采集与传输,利用串口通信技术与PC机通信,并编程实现数据处理、存储与显示。     

雾计算中跨层感知分簇路由协议

传统的以数据为中心的路由协议,往往会导致传感网中出现在大量的“能量空洞”或“热点”现象。为了克服上述现象,借助雾计算理论模型,提出了一种基于雾计算跨层感知分簇路由协议（A Cross-layer-sensing Clustering Routing Protocol Based on Fog Computing,CCRP）。该协议通过跨层映射原理,利用感知事件驱动机制将雾节点映射到传感层,构成功能强大的虚拟控制节点,将传感网分簇路由协议的控制过程上传至雾层,通过雾计算实现事件域节点分布式成簇路由汇聚中心,从而建立以映射雾节点为中心的优化数据聚合路由,取代传感网底层路由中的数据,进一步平衡并减少网络负载。在路由协议优化阶段,利用粒子群优化算法（Particle Swarm Optimizations,PSO）采用无竞争开销方式选举一组最佳节点担任簇首,能有效地均衡全网能量的开销,抑制传感器节点能量的快速消耗,延长了网络生存周期。仿真实验表明,CCRP协议能够有效抑制网络开销的同时还可以高效完成对数据的优化过程。     

基于最小生成树的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中利用分簇技术,簇首到Sink节点通信采用多跳路由方式容易引起"能量空洞"的问题,提出了基于最小生成树的非均匀分簇路由协议.该协议在簇首选举阶段,以节点剩余能量、节点度、节点能量消耗速度为权重计算簇首竞争等待时间,选用簇首竞争等待时间小的节点为簇首,以均衡能量;簇形成后,以剩余能量、簇间的距离和能量消耗为参数构建基于最小生成树的最优传输路径通过多跳方式将数据发送到Sink节点.仿真结果表明,该路由协议能有效均衡能耗,延长网络生命周期,延缓"能量空洞"的形成.     

基于簇首概率优化的LEACH协议改进

LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是一种经典的无线传感网络路由协议,已得到了广泛的认可。文中基于LEACH算法提出了一种改进的无线传感网络路由协议,利用了节点的属性,如距离、密度等,给予不同的节点以不同的簇首概率,让节点的簇首概率符合节点的实际情况,使簇首的选择更加合理。同时,增加传输选择,使部分节点将数据直接发送给基站,进一步减少能量消耗,从而延长无线传感网的寿命。仿真结果表明,该算法能更好地选出簇首和减少能量消耗,延长了整个无线传感网络的寿命。     

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。     

改进的LEACH协议在井下通信系统中的应用

无线传感器网络由能量受限的节点组成,通过部署这些节点以便收集特定监测区域内的有用信息.基于层次的LEACH协议通过将节点分簇以实现数据融合.随机选择的簇头节点接收到本簇成员的数据后进行融合处理,将结果传输到汇聚节点.避免每个节点都与远距离的汇聚节点直接通信,从而节约能耗.将无线传感器网络应用于井下通信系统,能够提高通信的安全性.LEACH的分簇结构与矿井内分坑道工作的情况相类似,把每个坑道作为一个簇,将多数传感器节点安置在坑道内的固定位置,少量节点随矿工位置移动,再将这些节点采集的数据传输至簇头节点.本文主要针对井下通信系统的特点对现有的LEACH协议进行改进,优化了簇头节点的选举方法,并允许部分节点采用多跳方式与汇聚节点通信,使其更符合矿井结构的要求,从而节约了能耗,并且有效地延长了网络的生存时间.     

一种改进的分簇路由算法

多跳分簇低功耗路由协议(MHLeach,Multi-Hop Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是一种用于数据汇聚的路由协议,它为传感器节点提供一种自组织、自适应的分簇组网方法。MHLeach将网络分割成若干个小簇,使簇内传感器节点按星型拓扑方式汇聚消息到簇首,而把簇间的簇首连接成具有多个分支的树形网络来组网。为提高MHLeach的可靠传输能力,本文提出基于链路质量估计的能量均衡路由协议ELQECHE,ELQECHE协议讨论链路质量对传输可靠性的影响,它将簇首间的链路质量作为一个重要指标,根据该链路质量来评估网络传输可靠性的高低,最后从邻居中选出传输可靠性较高的簇首作为转发节点。     

工业监控中无线传感器网络路由算法的研究

根据工业无线传感器网络对实时性、稳定性和可靠性的要求,对目前广泛应用的LEACH路由协议进行改进,提出一种基于Dijkstra的最短路径路由算法,具有较好的可扩展性并且容易实现.算法改变了LEACH协议的随机簇首选择机制,选用能量高、处理能力强的异构节点作为固定的簇首节点;另外,本算法将LEACH协议中的簇首节点与汇聚节点直接通信改进成多跳传输,多跳传输的最短路径由Dijkstra算法获取.仿真表明,根据该算法,源节点和汇聚节点间的传输时延能够满足工业应用的要求.     

基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法

为解决由于传感器网络中节点距离长、部署复杂程度高,导致数据传输不稳定、耗能大的问题,提出了基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法。结合传感器参数和覆盖范围计算出动态簇头和簇成员间距离,总结出最优动态簇头数量,提高能量利用率。通过最小路径法判定初始节点,计算直接传输及间接传输方式的节点能耗,根据二者对比结果选择耗能最小的传输路径,实现数据的传输优化。仿真分析结果表明,所提方法平均需要26次即可完成80个传感节点数据信息的传输工作,在传输轮数为160时传输节点数量为750,传感器耗能为260kwh。所提方法耗能更低、传输效率更快,在多个方面优化了大数据传输性能。     

基于数据相关的分簇协议研究

针对传感器节点采集的数据具有时空相关性的特点,提出了一种基于数据相关的无线传感器网络分簇算法（CACD）。在CACD算法中,首先根据各个节点采集到的数据的相关性,将数据相同或相近的节点划分到一块相同的区域中。在簇形成阶段,令同一个簇的成员都来自同一个区域,并使每个区域最终只有一个簇首与基站通信。在簇内通信阶段,连续相同的数据只传输一次。算法大大减少了冗余数据的传输,从而延长了网络的生命周期。     

多参数无线传感器网络监测系统设计

针对传统物理布线式的传感器数据采集监测系统布线繁琐、功耗大、结构单一、动态性能差等特点,设计了一种基于ZigBee技术、包含一个数据基站和多个多参数终端采集节点的无线传感器采集系统。采用低功耗、无线收发性能良好的CC2530作为系统节点和数据基站的主控芯片。通过Z-Stack协议栈和OSAL操作系统,实现了基于ZigBee的无线传感器网络的通信和组网。考虑到采集现场对不同信号的需求,该系统可同时采集数字信号和模拟信号。节点通过CC2530主控芯片的串行外设接口(SPI),采集数字化传感器输出信号;通过扩展AD7656实现6通道并行A/D转换,从而采集多个传感器输出的模拟信号。实测结果验证了系统的网络传输性能和动态拓扑结构,以及各终端采集节点对数字信号和模拟信号的采集性能。基于ZigBee的无线传感器网络技术优势突出,必将成为传感器信号采集行业的发展方向。     

大规模无线传感网络的混合LEACH协议研究

能耗问题已经成为大规模无线传感器网络中的研究热点,因此如何设计高能效的路由协议是当前面临的技术挑战。为了降低传感器节点的能耗,提出一种适用大规模网络的基于LEACH算法的混合无线传感网络节能路由算法。首先,根据距离信息,设计一种簇成员向基站直接传输或者通过簇头转发数据的路由协议。然后,推导出满足该算法的能耗条件。最后,通过MATLAB工具仿真表明与已有的LEACH协议和M-LEACH协议相比,混合路由协议能够有效降低基站周围节点的能耗,从而延长整个网路的生存期。     

基于ModBus协议和ZigBee网络的气象无线传感网设计

提出了基于ModBus协议和ZigBee网络的气象无线传感网采集系统的方案,该系统包括数据采集模块、数据汇集模块和数据管理模块。多种传感器和CC2531片上系统组成了气象传输系统的采集节点,利用Mesh型网络的自组织、自配置和自维护的功能,使系统允许多点采集,而且单个节点可以采集多种气象要素并进行传输,远端的节点可通过多跳的方式将数据传输到终端。此外,该多气象参数传输系统具有低成本和使用灵活的特点。     

基于ZigBee无线传感网络监测系统的实现

为了对风力发电机组运行状态进行实时监测,在IAR开发环境下,以CC2430为主控芯片,采用TI公司提供的ZSTACK协议栈构建了基于ZigBee无线传感网络的监测系统,并给出了系统协调器节点和传感器节点的硬件、软件设计。实现了风力发电机组状态信息的实时采集和无线传输,该系统节点数据传输稳定可靠,实时性好,能较好的满足实时远程监测的要求。     

基于无线传感器网络的煤矿顶板压力监测系统

设计了煤矿顶板压力监测系统,采用无线传感网络的节点作为顶板压力数据采集的终端,采集顶板的压力变化数据。各节点采用基于IEEE802.15.4和ZigBee协议栈的无线方式将数据传送到汇聚节点,汇聚节点采用有线通信方式将采集到的数据通过USB传输接口传输至地面的管理监控站,实现对矿井顶板压力数据的实时监控。     

基于分区的能耗均衡路由协议

为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议.该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应".仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量.     

基于高斯隶属度的融合算法在改进Leach中的应用

无线传感器网络中节点采集的数据具有较高的冗余度,对数据进行融合处理后再传送到汇聚节点,能有效地降低能量消耗,延长网络生命周期.设计了一种基于高斯隶属函数的数据融合算法,并改进无线传感网络Leach协议,对传感器节点进行二级分簇,多跳通信延长网络生命周期.在一级簇头节点依据分布图法剔除疏失数据,进而利用高斯隶属函数求得权...     

一种能耗均衡的WSNs层次路由协议研究

针对无线传感器网络(WSNs)的数据传输问题,提出一种能耗均衡的层次路由协议,根据节点与Sink节点的最短跳数将网络划分为规模不同的簇,利用簇规模的不同,抵消数据转发所消耗的能量,实现整个网络的能耗均衡,利用虚拟力原理构建簇,最后提出了簇首多跳传输方法,实现簇首间能耗均衡。实验结果表明:提出的路由协议与LEACH协议相比传感器网络节点剩余能量方差降低了55. 5%,大幅延长了传感器网络生存时间。