无线传感器网络1点和2点连通可靠性研究

无线传感器网络集成了传感器、微机械电子和网络通讯技术,它的巨大应用前景引起了军事部门、工业界和学术界的广泛关注.它的节点不是预先安置,而是随机撒放,那么就有问题:在假定每个传感器节点通讯半径一定,一个固定区域要抛撒多少节点才能保证这些节点组织的网络基本连通?要抛撒多少节点才能保证满足2点间的连通可靠性.本文进行了大量的计算机模拟试验,采用了随机抛撒节点,然后进行连通度测试的方法,给出了节点数、通讯半径和连通关系的曲线簇.通过对曲线簇的对数变换和对变换后曲线簇的回归分析,给出了仿真区间内的单点连通和二点连通的经验公式,取得了满意的效果.给出了通过几何变换可能推广任意通讯半径的方法.本文同时给出了在仿真中的重要参数:随机抛撒均匀分布的节点的邻居节点的分布规律,抛撒后节点满足通讯半径要求建立的连接数的分布规律.这些直接指导无线传感器网络的节点个数和通讯半径选择,连通可靠性设计.     

无线传感器网络的连通性问题研究

无线传感器网络的初始配置最优可以减少传感器网络的拓扑变化和降低网络重置的能量消耗.对初始均匀随机分布的无线传感器网络的连通性进行了研究.运用覆盖理论给出了传感器节点的连通度概率分布模型,并在此模型基础上推导出传感器节点的通信半径与期望连通度概率最大之间的关系.仿真结果表明了结论的正确性.     

无线传感器网络连通k覆盖问题及其解决方案综述

覆盖控制是无线传感器网络的一个基本问题,通过对网络空间资源的优化分配,来更好地完成环境感知和有效传输等任务。作为覆盖控制理论的研究热点之一,连通k覆盖问题研究如何从随机部署的大量传感器节点中选择一部分节点激活,使得任意监测目标都被至少k个不同的活跃节点同时覆盖,而且所有活跃节点都是通信连通的。本文分析了无线传感器网络中连通k覆盖问题的系统模型和算法评价指标,介绍了一些典型的近似算法并对其进行了分析和比较,最后进行了总结和展望。     

无线传感器网络连通性研究

为优化无线传感器网络的配置参数,减少网络拓扑结构变化次数,需对其组网算法和连通性问题进行研究。从概率论角度出发研究了网络参数之间的关系,在分析了节点连通度概率分布模型后,推导出了节点通信半径、节点个数、监测区域、连通度之间的关系,并在此基础上给出了一种连通性好且节能的无线传感器网络组网算法。通过仿真实验对算法进行验证,实验结果表明使用该方法组建的无线传感器网络连通性好,有很好的应用前景。     

无线传感器网络中基于Voronoi图的覆盖和连通综合配置协议

着重研究无线传感器网络随机部署下的覆盖和连通问题的解决方案,尤其是当无线传感器节点的通信半径Rc与感应半径Rs之比小于2时的解决方案.本文提出了无线传感器网络中一个基于Voronoi图的覆盖和连通的综合配置协议(VIP).该协议采用了一种分布式节点冗余判断算法以判断无线传感器网络中节点的冗余性,并让节点据此来对自身进行相应的职能调度.该协议能够在Rc/Rs为任意值时保证网络的覆盖和连通性能.本文还将该协议进行了推广,使得该协议能够满足覆盖度和连通度动态变化的要求,保证网络的k-度覆盖和k-度连通.     

边界节点对无线传感器网络连通性的影响

无线传感器网络的连通性是确保节点成功组网的基础,相对于内部节点,边界节点对无线传感器网络的连通性有着更大的影响.本文以节点的有效通讯面积为基础,通过理论推导,分析了边界节点的连通性和网络的整体连通性,而后通过仿真研究,分析了存在边界节点与消除边界效应后的网络连通度分布、连通度期望和网络是κ点连通的概率,从而说明了边界节...     

无线传感器网络的覆盖和连通研究

节点配置是无线传感器网络研究的核心问题之一。为实现传感器节点的配置,随机散布方式被广泛地采用。主要研究了无线传感器网络节点随机配置的完全覆盖和连通问题。通过对网络完全覆盖和连通的分析,给出完全覆盖概率、检测半径和节点数目之间的定量关系;分析了参数对配置的影响,对比高斯分布和均匀分布的配置特性,以指导传感器网络的节点放置。提出了完全覆盖径向连通的配置方案来优化传感器节点数目,从而降低网络的配置代价。最后,利用模拟仿真试验来评定结论。     

异构无线传感器网络中覆盖度和连通度的研究

覆盖度和连通度研究是无线传感器网络中的关键问题。以往研究背景为同构无线传感器网络,这样可以简化问题,但随着问题的深入,不得不考虑异构节点覆盖。系统地对异构无线传感器网络进行了分类,提出了感知异构和通信异构结合的无线传感器网络下的异构节点感知模型,其次分析了两类异构节点之间的覆盖度的计算,最后分析了异构网络的单连通和重连通。此外实现了大量的仿真实验,得出了节点数量和单连通、重连通的概率曲线。     

WSN中多重目标覆盖度和连通度的研究

覆盖度和连通度是无线传感器网络中密不可分的关键性研究问题。求解覆盖度和连通度问题的传统方法之一为整数规划算法,其研究背景为同构无线传感器网络和单覆盖度。该方法在实际的高精度目标检测中已不能满足要求。建立了一种随机生成的网络模型并对其进行模型抽象。此外实现了大量的仿真实验,得出了多重覆盖感知概率与节点数量的关系和单连通、重连通的概率曲线,可以为节点的布置提供参考价值。     

矿井巷道无线传感器网络连通性研究

连通问题是构建无线传感器网络时需要解决的首要问题。以矿井巷道为背景,介绍了节点按矩形、等腰三角形和线形排列的三种无线传感器网络结构。运用几何分析的方法,研究了节点通信半径和感应半径比值为任意的情况下三种网络结构的连通性,得出了网络要达到2、3连通时节点通信半径和感应半径的代数关系。并从网络连通度、系统生命周期和网络效率三个角度对网络性能进行仿真。仿真实验表明,在相同部署区域,矩形网络在达到网络连通性要求的情况下,更能有效利用节点资源,延长网络生命周期。     

Key distribution scheme for peer-to-peer communication in mobile underwater wireless sensor networks

Wireless Sensor Networks (WSN) consist of small battery-limited devices called sensor nodes. The communication between sensor nodes is a type of peer-to-peer communication, since each node has the same capability and role. One of the recent application areas of these nodes is underwater sensing. Communication in Underwater Wireless Sensor Networks (UWSN) is challenging since radio frequencies cannot be used. Instead acoustic waves, which cause extra challenges, are used in UWSN. Since UWSNs are deployed in hostile environment, nodes can be captured by an adversary. In order to secure UWSNs, key distribution problem must be addressed. Moreover, UWSNs are inherently mobile since the nodes may be drifted in the sea. In this paper, we propose a key distribution model which is applied for two group mobility models, namely nomadic mobility model and meandering mobility model. In both schemes hierarchical structure is used and communication is handled via well-known Blom’s key distribution scheme. Our simulation results show that mobility causes some temporary decreases in the connectivity, but our schemes help to heal the connectivity performance in time. Moreover, our schemes show good resiliency performance such that capture of some nodes by an adversary only causes very small amount of links between uncaptured nodes to be compromised.     

改进的非均匀有向传感器网络节点部署方法

在无线传感器网络的相关研究中,有向传感器网络DSNs（Directional Sensor Networks）由于在节点属性上增设了有向属性而使其拥有更为广阔的实用意义。针对重点区域覆盖不足的问题,提出了一种改进的非均匀有向传感器网络节点部署方法,引入部署中心和矢量引力的概念,增加斥力的非均匀部署属性,从而加强区域内的覆盖质量。通过实验对比表明,改进后的部署方法在有效节点数量及覆盖率方面均优于一般的有向传感器网络节点部署方法。     

基于PID算法的无线传感器网络传输功率控制研究

降低能耗是无线传感器网络研究中重要内容之一.节点间数据传输能耗很大,合理调节传输功率,对降低网络能耗非常重要.本文引入PID算法,通过调节每个节点传输功率,动态控制整个网络的传输能耗.MATLAB仿真结果显示,该算法在几种不同的部署情况下,比LMA(local mean algorithm)及其它几种方法在网络启动能耗和启动时耗指标下都更为有效.     

WSNs中基于Voronoi图的分布式覆盖协议

研究网络随机部署情况下的覆盖问题,提出基于Voronoi图的分布式覆盖协议。采用分布式节点冗余判断算法来判断传感器节点自身的冗余性,据此对节点进行相应的职能调度。当网络中节点的通信半径大于或等于其感应半径的2倍时,该协议能达到网络完全覆盖及连通的要求。通过该协议的推广,满足了覆盖度动态变化的要求,保证网络的k-度覆盖。     

一种WSN的传感器管理结构及仿真分析

无线传感器网络的传感器节点能量十分有限,且数量巨大,因而传统的传感器管理方法不再适用于无线传感器网络。针对无线传感器网络提出了一个分层的传感器管理结构,将网络的传感器管理分为最高层-簇间传感器管理、中间层-簇内传感器管理和最低层-单个传感器管理,并在最低层对传感器节点实现了采样间隔的自适应,仿真结果表明在保证一定跟踪精度的条件下,大大节省了传感器节点的能量。     

基于簇首轮替的高密度无线网状传感器网络中能耗均衡休眠调度方案

将无线传感器网络和无线网状网络相结合构建了无线网状传感器网络拓扑结构,将部分传感器设为休眠状态可以降低高密度无线网状传感器网络中的能量消耗,并且均衡网络能耗可以解决能量空洞问题。提出了一种基于簇首轮替的无线网状传感器网络能耗均衡的休眠调度方案。通过建立簇首轮替的能耗模型,得到在不同传感器轮流担当簇首的条件下网络能耗均衡时传感器的休眠概率。分析和仿真结果表明,相比较随机调度方案,该方案保证了网络覆盖范围,延长了网络生存时间,均衡了网络的能耗。     

一种无线传感器网络覆盖度确定算法

覆盖度能充分反映传感器节点对目标监视区域的覆盖情况,是无线传感器网络QOS标准之一.在实际应用中无线传感器网络节点通常是高密度随机放置的,如何确定覆盖度是提高网络性能和生存期需要解决的关键问题.通过引入节点"覆盖模板"的概念,提出一种覆盖模板扫描 (Coverage Template Scan,CTS)确定传感器节点在目标区域的覆盖度.CTS算法充分考虑可变节点感知半径以及节点覆盖圆边界效应的影响,能更好地满足实际应用需求.仿真表明,CTS算法的性能在时间复杂性上明显优于已有的传统贪婪算法.     

WSN的对偶密钥路径本地搜索算法

无线传感器网络中基于规则网络的密钥预置方案具有预置开销小、寻径快等特点,但这类方案直接对偶密钥建立的概率较低。该文基于已经存在的节点连通集团,针对传感器网络对偶密钥连通图,提出层次连通框架,定义节点层次连通度,给出节点本地搜索算法。仿真结果表明该算法能提高节点的平均密钥连通度。