避免路由循环和空洞节点的水下传感器网络深度路由算法

针对传统深度路由协议（DBR, Depth Based Routing）中的路由空洞问题,为了提高数据传输成功率,本文提出了一种利用水下自主机器人（AUV, Autonomous Underwater Vehicle）来中继节点数据的深度路由协议（AADBR, AUV Aided Depth Based Routing）。该算法利用水声通信和AUV全局巡航方式获取各传感器节点的位置信息,计算出必须由AUV中继才能实现数据上传的区域点。若数据传输路径出现循环现象,利用跳转函数重新规划路径,综合考虑节点的邻居信息和深度等来计算跳转优先级。算法仿真结果表明,AADBR协议能有效地提高网络数据传输成功率,稳定传输时延率,降低路由空洞造成的影响。     

基于空洞模型的地理位置路由改进算法研究

针对现有WSN中地理位置路由遇路由空洞后会产生冗余路由的问题,提出一种基于感知空洞形状的分段贪婪路由(Easy Modeling Greedy Routing,EMGR)算法。EMGR引入虚拟坐标概念,利用空洞边界探测包收集空洞边界节点信息,将其映射到虚拟坐标系中;根据空洞边界节点在虚拟坐标系的不同分布,定义凹、凸域来概括路由空洞形状;根据不同的空洞形状找到合适的中转节点,采用分段贪婪路由方式传输数据。仿真实验结果表明,相较于GPSR算法,EMGR算法产生的路由跳数减少了35%,网络能耗低,路径扩张率和网络时延小。     

水下传感网络能量均衡与时延优化深度路由协议

水下传感器节点的精准位置信息很难获取,因此基于地理位置的水下传感器网络路由协议在水下三维空间中很难广泛应用,基于深度信息的路由协议DBR(Depth-Based Routing)只需要掌握节点深度信息就可以实现有效的数据转发,克服了需要精确地理位置的约束,但是传统 DBR协议采用了洪泛传播机制,增加了水下传感器网络的冗余数据包,导致能量消耗过多且分布不均衡,从节点能量耗费均衡和数据包传输时延优化的角度,提出了基于水下传感器节点能量均衡与延时优化的DBR优化改进策略,根据传感器邻居节点的深度值以及剩余能量水平决定各个邻居节点的转发概率。仿真结果验证了改进后的深度路由协议在数据传输成功率和能耗均衡性能等方面均优于传统的DBR协议。     

WMSN中一种有效的地理路由空洞迂回算法

路由空洞问题一直是无线多媒体传感器网络的一个研究热点,针对地理位置路由的特点,提出了一种有效的空洞迂回算法BHRGR。该算法通过提前发送探测包获取空洞边界节点信息确定空洞位置,构建覆盖空洞的虚拟矩形以产生动态中间目的节点,形成有效的迂回空洞路径。仿真结果表明,该算法的路由平均跳数和能量消耗有明显的减少,而且能够有效地缓解路由空洞扩大问题,延长网络生存时间。     

WSNs中满足时延要求的空洞抑制路由

满足数据传输时延要求是无线传感网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)的关键问题。为了解决此问题,研究人员提出基于不同服务质量QoS的地理位置路由,但是这些路由并没有处理好路由空洞问题,也存在空洞边界拥塞问题,这些问题降低了数据包传递率。为此,提出基于时延要求的抑制路由空洞的WSNs地理位置路由(Delay-Guaranteed-based Suppressing Hole Geographic Routing, DG-SHGR)。DG-SHGR路由先检测路由空洞,然后为处于路由空洞周围的数据包定义雷区,使数据包的传输路径远离雷区。同时,依据数据包传输时延要求定义雷区尺寸,进而保证数据包的传输时延要求。实验数据表明,提出的DG-SHGR路由有效地提高了数据包传递率,并平衡负载     

求解路由空洞问题的GEAR改进算法

针对无线传感网络中地理位置路由(GEAR)算法产生的路由空洞,GEAR 算法通过改变自身和邻居节点的代价来解决该问题,但同一节点可能会再次遇到同一路由空洞。该文提出一种改进算法,通过解决节点自身的代价问题,避免了上述情况。在ns2上的仿真结果表明,改进后的GEAR算法在平均能量消耗和节点发送数据分组的数量上都优于GEAR算法。     

无线多媒体传感网络中基于方向角度的路由空洞优化算法

TPGF作为无线多媒体传感网络(WMSN)的一种纯地理位置路由贪婪算法,其核心是在邻居节点集中选择距离目的节点最近的节点作为下一跳节点(下一跳节点可以比本节点距离目的节点要远),同时进行编号进而精简优化来解决空洞问题并满足服务质量(QoS)的需求。针对选取下一跳时距离比自己距离目的节点更远这一策略,提出DATF算法,引入角度变量来进行优化处理,目的是在遇到路由空洞时,更加合理地选择回跳的节点,而不只是单纯地考虑距离因素。仿真结果表明,DATF算法在能量利用率和端到端时延上较TPGF均有改善,在解决空洞问题上也有显著效果。     

基于深度与可靠链路的水下无线传感器网络机会路由

在水下无线传感器网络中,传感节点带宽和能量受限阻碍了从移动节点至声纳浮标的数据传输。为此,提出新的水下无线传感器网络的机会路由协议。引入深度阈值提高吞吐量,减少跳数,利用深度阈值构建候选转发集,计算候选转发集内节点的路由指标,依据路由指标设置优先级,根据优先级设置定时器,并进行抑制冗余数据包数。实验结果表明,与基于压力感测协议相比,该协议能提高网络吞吐量,并降低能耗。     

UWSNs中基于位置及能量信息的垂直分簇路由

为降低组网成本并保证UWSNs (underwater wireless sensor networks)对监测区域的高覆盖率,提出一种三维分层混合部署策略。为实现自组网并完成信息的高效传递,提出一种与部署策略相适配的垂直分簇路由算法。该算法可利用节点位置、能量等信息,周期性地将网络划分成多跳垂直簇,并建立簇内节点间的路由路径,借助反馈信息完成网络空洞的监测和处理。仿真结果表明,所提出的设计方法能够大幅降低组网成本,而且能显著提升网络在数据包投递率、能量利用效率等方面的性能表现。     

一种基于PSO的有效能量空洞避免的无线传感器路由算法

无线传感器网络路由的一个重要问题是如何有效地均衡整个网络的能量消耗水平,避免形成能量空洞,从而导致整个网络过早死亡.基于无线传感器网络特性,首先将路由问题转化为线性规划问题.并证明了路由问题与线性规划问题的等价性.在此基础上.利用粒子群算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)来求解能量空洞避免路由问题.算法重新定义了PSO的粒子、粒子的运算与"飞行"规则,提出了基于PSO的无线传感器路由优化算法.算法不仅能够适用于平面网络,经过稍加改进同样可以适用于层次网络的路由算法.通过理论分析证实了算法的正确性,同时大量的模拟实验证实了算法的有效性.     

一种集中式水下无线传感器网跨层调度协议

分析了水下无线传感器网络（WSNs）中单链路发射功率和距离与频率的关系,提出一种跨层的集中式调度方法,AP（access point）在网络中通过广播信标的形式收集估计各节点的时延和距离信息,在MAC层考虑水下链路延迟特点,对各链路进行调度减少冲突;节点在物理层通过自适应地改变节点发射功率和发射频率,减少能耗.仿真结果表明：所提方案在节省系统能量消耗的同时,能够减少碰撞,提高系统吞吐量.     

UWSNs中基于压缩感知的移动数据收集方案

由于水下无线传感器网络(UWSNs)工作环境的特殊性,降低节点能耗和保证数据收集的实时性是至关重要的问题.提出一种基于压缩感知(CS)的移动数据收集方案.以DEBUC协议和CS理论为基础,簇内节点依据设计的稀疏测量矩阵决定是否参与压缩采样,并将获得的测量值传输至簇头.通过AUV的移动来收集各个簇头上的数据到数据中心,该问题被建模为带有邻域的旅行商问题,并提出了近似算法进行求解.在数据中心处利用CS重构算法进行数据重构.仿真实验结果表明:相比于已有的水下移动数据收集算法,该方案在保证数据收集可靠性的同时,降低了数据收集延时,延长了网络寿命.     

基于类二叉树的圆锥型UWSNs的研究

针对水下无线传感器网络(UWSNs)能量损耗严重,节点分布不均匀无规律等现象,提出以各个水面浮标节点为顶点,构建一种圆锥型UWSNs信息网(传感器节点能根据能量大小而移动),并将其活跃节点与备选节点抽象成类二叉树结构,简化了拓扑控制与路由传递.传感器节点采集信息后,能通过活跃节点沿着类二叉树的右节点传递到浮标节点.通过Matlab实现了算法的性能仿真测试,探讨了同样水深的层数为4,6,8的类二叉树数据包传递率,结果显示:层数越多,传递率越高;将6层类二叉树的圆锥型UWSNs算法和深层路由(DBR)算法进行比较,结果显示,该算法数据包传递率高,能耗低.     

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议*

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。     

基于区域划分的无线传感器网络生命周期路由算法*

为了解决能量密度路由算法的路由空洞问题,均衡网络中的节点负载,延长网络的生命周期,提出利用节点间的耦合性对监测区域的传感器节点进行划分的方法,采用区域内与区域间两种数据传输方式,并且不同子区域使用不同的路由更新频率.仿真实验表明,新算法在网络运行前期能够成功地避免空洞,均衡网络能量消耗,延长网络的生命周期.     

基于蚁群算法的一种能量高效路由算法的研究*

为了达到在信息传输路径上节能的目的,提出了一种基于蚁群算法的节能路由算法。该算法根据节点当前可用能量选择下一跳节点,按照节点经过的人工蚂蚁数选择数据汇聚节点,最终达到能量均衡使用和降低通信量的目的。经仿真计算证明该算法能合理地选择路由,节能效果明显,进一步延长了网络生存期。     

基于协作MIMO的WSNs能耗均衡路由算法

根据无线传感器网络(WSNs)能耗不均衡的特点,基于协作多输入多输出(MIMO)技术,提出了一种能耗均衡的协作路由算法—EBCR算法.算法在保证全网均匀分域的前提下,确保域首均匀分布,其次,根据预设的性噪比门限范围来确定协作节点的可选集,再综合考虑可选节点的剩余能量、信道状态和到达域首节点的距离,选择出域首节点的最优协作节点.实验结果表明:该算法较其他算法在网络生存时间,能量效率,平衡网络能耗方面都有较大改善.     

水下传感器网络中的多路径路由技术研究

水下声信道是一种复杂信道,由于各方面因素影响,在数据传输过程中,水下传感器网络数据链路层会有可能产生随机中断.研究了一种虚拟汇聚节点的多路径水下传感器网络路由技术,在随机布设的传感器节点中选取了缓存节点,并创建了局部的汇聚节点,通过多路径的路由技术,有效减少了网络吞吐率受链路中断的影响,并且避免了汇聚节点处的数据冲突.通过网络的冗余性,增强了网络稳定性、鲁棒性.     

基于最优连通功率控制的WSNs跨层路由优化算法

针对非连通区域节点空洞效应和热点区域节点间通信干扰导致的路由服务质量（QoS）下降问题,提出了一种基于最优连通功率控制的无线传感器网络（WSNs）跨层路由优化算法。算法采用自适应最优连通功率控制策略,在避免路由空洞产生和保证网络连通性条件下,降低热点区域节点数据转发竞争干扰;通过位置信息、剩余能量和干扰等级的跨层信息交互,动态选取最优转发节点,提高网络整体性能。仿真实验表明：算法能够提高路由（QoS）、优化网络生命周期和降低热点区域通信干扰。