无线传感器网络基于能量效率的分布式拓扑控制

无线传感器网络通过调节节点的发射功率来控制网络的拓扑结构.在满足网络覆盖度和连通度的前提下,剔除节点间不必要的无线通信链路,生成一个高效的数据转发网络拓扑结构.建议-种分布式思想:功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率,在满足网络连通度的前提下,减少节点的发射功率,均衡节点单跳可达的邻居数目,从而节省节点的能量,延长网络的生存期.最后的仿真分析结果表明了算法的有效性.     

Ad hoc网络中应用多波束转换天线的拓扑逻辑控制算法

运用样方统计法推导出保证拓扑图高概率连通的临界邻居数,在此基础上,提出了一种Ad hoc网络中基于邻居数的分布式拓扑控制算法,通过调整网络中各节点的发射功率和选择节点多波束转换天线的朝向来对网络中各节点的邻居数进行控制,使得每个节点在其天线的各个扇区中找到的邻居节点个数等于（或略小于）预先设定的邻居节点个数K。由于该算法中每个节点使用了较低的发射功率,减小了节点间的干扰,提高了整体网络的使用寿命。仿真结果表明：新算法在维护网络高概率连通的同时,保证了节点最小能量特性。     

无线传感器网络基于能量效率的分布式拓扑控制

无线传感器网络通过调节节点的发射功率来控制网络的拓扑结构。在满足网络覆盖度和连通度的前提下，剔除节点间不必要的无线通信链路，生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。建议一种分布式思想：功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，减少节点的发射功率，均衡节点单跳可达的邻居数目，从而节省节点的能量，延长网络的生存期。最后的仿真分析结果表明了算法的有效性。     

无线传感器网络分布式连通算法

针对离散目标覆盖集的连通问题,设计了一种分布式构造连通集的算法,这种算法并不要求网络的全局信息,仅仅依赖每个节点的3跳内的邻居信息;对于大规模密集型的无线传感器网络,这种分布式算法更适合无线传感器网络的实际应用。     

一种最大化Ad Hoc网络生存期的拓扑控制算法

如何延长无线自组网生存期是拓扑控制技术研究的重点.根据无线自组网通信的特点,基于目前使用最广泛的网络生存期定义和能耗模型,综合考虑节点的发送和接收功耗,通过分析网络生存期与节点通信距离、电路损耗及节点负载量的关系,得出拓扑控制与网络生存期的关系.在此基础上提出延长网络生存期的分布式拓扑控制算法MLTC.网络中每个节点收集其邻居节点信息,分布式构建具有最长路径生存期特性的局部生成子图,并选取覆盖所有最优相邻节点的最小发射功率为此节点的发射功率.算法在保证网络连通性与无向性的同时,使得节点能用最小功率构建保存了原图最长生存期路径的子图.理论分析和仿真实验结果表明,MLTC算法在不同的发送和接收功耗比下均能有效延长网络的生存期.     

无线传感器网络中2-连通k-支配的容错连通支配集构造

无线传感器网络可采用连通支配集的虚拟骨干技术使平面网络层次化,但传感器节点的失效和链路的断裂会导致网络失败,虚拟骨干网最好具有容错性好、可靠性高的特性.对此,提出具有容错性的2-连通 -支配集的构造算法,以节点自身和邻域信息分布式地构造 -支配节点,利用最小生成树和块-割点图将 -支配节点2-连通.理论分析和实验仿真表明此算法具有较好的算法性能比,在中等规模网络中会产生更少的具有容错性的 -支配节点,可节省传感器节点的能量消耗和网络的通信开销.     

自组网中基于自适应波束天线的拓扑控制算法

定向天线自组网拓扑的构建问题比全向天线网络复杂.基于自适应波束定向天线模型提出一种分布式拓扑控制算法,通过调整节点发射功率,改变天线波束的朝向、宽度和增益来构建拓扑.网络中每个节点收集其邻居节点信息,采用功率控制调度策略选择最优相邻节点,并选取覆盖所有最优相邻节点的最小发射功率为此节点的发射功率.算法在保证网络连通性与无向性的同时,降低了节点的发射功率,减小了节点的平均度数,从而降低节点能耗,减少了节点间干扰,提高了网络吞吐量.仿真结果表明,算法显著提高了网络性能.     

求解圆盘图中最小连通支配集的近似算法

针对无线传感器网络常用的拓扑模型单位圆盘图,提出了基于分布式贪心策略的近似算法DDT,在算法执行的每一轮中,根据一跳邻域范围内的权值和邻居的状态信息,选举出节点并和已确定的节点连接,逐步构造出网络图中的一个支配树。用概率方法研究了支配树中的节点度的性质,通过对极大独立集和最小连通支配集之间关系的分析,得到单位圆盘图中最小连通支配集问题一个新的近似比。计算结果表明,和相关的分布式算法相比,DDT产生的连通支配集在规模上更优。     

应用Delaunay图的拓扑控制

无线传感器网络拓扑控制的主要任务是减少节点的能量消耗,从而延长整个网络的生存时间。而无线传感器网络的能量消耗主要集中在无线通信模块上,因此,通过降低无线通信模块的能量消耗和控制邻居节点集,减少通信链路,把通信限制在重要链路中,可以减少节点的能量消耗。基于以上因素,将MG模型与Delaunay图结合,在Delaunay图中限制通信链路并保留最优能耗路,得到MEDel算法。该算法具有强连通性、对称性和平均度有界的优点。     

基于Voronoi图的无线传感器网络K覆盖算法

针对无线传感器网络(WSN)在随机高密度部署节点情况下的多重覆盖问题,提出一个基于Voronoi图的K覆盖算法。该算法利用邻居节点信息计算Voronoi覆盖邻居节点集,构建有向Voronoi覆盖关系图,通过调整关系图中的节点状态实现K覆盖。仿真结果表明,该算法能正确判断网络覆盖率,连通K覆盖的近似最小活动节点集数目少于CCP算法。     

一种无线传感器网络能耗均衡的自适应拓扑博弈算法

针对无线传感器网络节点能量有限与能耗不均衡导致网络生命周期提前结束的问题,运用势博弈理论将节点的平均寿命、节点最短寿命、网络的连通性以及覆盖性应用到效益函数的设计中,建立一种基于序数势博弈的能耗均衡的拓扑控制模型,以证明博弈模型是序数势博弈.基于该势博弈模型,提出一种能耗均衡的自适应拓扑博弈算法.该算法根据节点平均寿命调整自身的功率,帮助最短寿命节点降低功率,延长整个网络的生存时间.仿真实验及对比分析表明,所提出的算法相比于其他基于博弈论的拓扑控制算法,能够改善网络能量的均衡性,提高网络能量效率,保证网络拓扑的健壮性,增强网络拓扑的自适应性.     

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...     

DCPC：基于能量保护的传感器网络分布式拓扑控制协议

在传感器网络中，拓扑控制对于平衡节点负载、增强网络的适应性以及提高网络的通信效率具有十分重要的作用。本文提出了一种通用的分布式拓扑控制机制（DCPC），综合考虑能源和通讯消耗，在保证网络连通性／双向连通性前提下，通过调节功率提高资源利用率，延长网络的生命期。仿真结果表明，相对于传统的LEACH协议，DCPC协议更加合理地利用节点能量，有效地延长了整个网络的生命期。     

面向WSN的自适应模糊功率控制算法研究

在无线传感器网络环境中存在干扰以及网络的动态变化等原因,传输可靠性问题成为保障网络服务性能的重要挑战之一。现有的研究方法基本没有考虑网络的动态性,节点能耗较高。为此,我们提出了一种面向WSN的自适应模糊功率控制算法DAFPC。该算法采用自适应模糊理论,并基于“输入-输出-反馈”机制,根据接收到的链路质量参数信息自适应地调整控制器,快速地调节发射功率。研究仿真结果表明,DAFPC算法能很好地适应网络的动态变化,有效地提高WSN的抗干扰性和传输可靠性,延长了网络的生存时间。     

Exact formulations for the minimum interference problem in k‐connected ad hoc wireless networks

Energy consumption is one of the most critical issues in wireless ad hoc and sensor networks. A considerable amount of energy is dissipated due to radio transmission power and interference (message collisions). A typical topology control technique aims at reducing energy consumption while ensuring specific desired properties to the established wireless network (such as biconnectivity). Energy minimization can be achieved by reducing the transmission power and selecting edges that suffer or cause less interference. We propose four integer programming formulations for the k‐connected minimum wireless ad hoc interference problem, which consists in a topology control technique to find a power assignment to the nodes of an ad hoc wireless network such that the resulting network topology is k‐vertex connected and the radio interference is minimum. Interference is measured by three different models: Boolean, protocol, and physical. We report computational experiments comparing the formulations and interference models. Optimal solutions for moderately sized networks are obtained using a commercial solver.     

一种无线传感网络的跨层节能同步机制

减少射频空闲监听可以有效延长无线传感网络的寿命,但不恰当的同步机制会降低协议的节能效果,增加转发时延.分析了现有节能同步机制存在的问题,基于传感网络的特点提出了一种高效的跨层节能同步机制,实现了通信协议与同步机制的有机结合.通过集中发送和交错休眠,减少了节点的同步开销和休眠时延,提高了协议的节能效果;同时同步包的周期扩散为路由层提供了必要的信息,进一步降低了协议的系统开销.最后在一个树状网络上进行了验证.     

基于多Sink的长链状无线传感器网络功率控制算法

长链状无线传感器网络常用于矿井、隧道等特殊场景,传统的无线传感器网络由于只有一个Sink,应用在长链状无线传感器网络中容易造成Sink周围区域出现“热区”现象,影响网络整体生存期,为了解决上述问题,降低长链状无线传感器网络的整体能耗,延长网络生存期,提出一种多Sink分布式功率控制算法,该算法引入多Sink的网络结构,同时采用非均匀成簇的思想,将多Sink网络结构和分簇的Voronoi scoping路由算法进行结合,为每个Sink分配最优的通信半径和发射功率,将各Sink作为簇头,对网络进行分簇,从而在保证网络覆盖率的前提下,优化网络拓扑,仿真结果表明,该算法在连通度、能耗有效性、分簇干扰和网络性能上具有优势,可以有效的降低网络整体能耗、延长网络生存期。     

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.     

一种支持多分辨率查询的数据存储策略

减少空闲侦听是延长无线传感网络生命周期的有效途径。文章分析了无线传感网络在数据处理和数据传输时的能耗问题,提出了一种支持多分辨率查询的数据存储策略。该策略是将指定区域内所有无线传感节点的工作时槽以一种蛇形排列方式进行分配,使各节点周期性地进入睡眠或侦听状态。在任意时刻,有且仅有两个传感节点处于工作状态,既保证了系统的可靠性,又降低了系统的开销。仿真实验表明,该方法减少了空闲侦听,降低了传感器的能耗,有效延长了网络的生命周期。