一种能耗均衡的无线传感器网络加权无标度拓扑研究

针对无线传感器网络节点能耗不均衡问题,通过对节点生命期建模,得出节点生命期受节点剩余能量和通信距离的影响,进而将两端节点生命期作为构建拓扑时边权重的影响因子,通过边权重控制节点权重,最终得出了一种能耗均衡的无线传感器网络加权无标度拓扑模型,并理论证明了该模型的点权、边权和节点度均服从幂律分布.实验结果表明,该模型具有无标度拓扑的强容错性,并有效的均衡了网络中的节点能耗,延长了网络的生命期.     

一种优化无线传感器网络生命周期的容错拓扑研究

<正>由于无线传感器网络的节点能量受限,优化网络生命周期成为设计网络拓扑时首要考虑的问题.通过分析节点的剩余能量和负载量对节点生命周期的影响,提出了一种可延长无线传感器网络生命期的容错拓扑演化模型,并得出了在节点满足网络生存时间的条件下负载调节系数的取值范围.仿真实验结果表明,基于无标度网络的演化拓扑结构具有较好的容错性,并能够均衡网络节点能耗和延长网络生命周期.     

能量异构的无线传感器网络加权无标度拓扑研究

针对无线传感器网络节点能耗不均和如何高效获得节点和边的负载问题,提出一种局域范围内能量异构的加权无标度拓扑演化模型.通过对节点能量与负载、能耗的关系建模,建立节点能量与点权和边权的联系,进而结合点权和加权模型给出网络的演化方式,推出点权、度和边权的幂率分布规律,最终根据网络获得的点权和边权来分析负载和能耗.仿真结果表明,提出的模型不仅能够准确计算点边的负载,而且缓解了无标度网络的节点能耗不均衡问题.     

一种基于势博弈的无线传感器网络拓扑控制算法

在实际的应用中,无线传感器网络常常由大量电池资源有限的传感器节点组成.如何降低网络功耗,最大化网络生存时间,是传感器网络拓扑控制技术的重要研究目标.随着传感节点的运行,节点的能量分布可能越来越不均衡,需要在考虑该因素的情况下,动态地调整节点的网络负载以均衡节点的能耗,达到延长网络生存时间的目的.该文引入博弈理论和势博弈的概念,综合考虑节点的剩余能量和节点发射功率等因素,设计了一种基于势博弈的拓扑控制模型,并证明了该模型纳什均衡的存在性.通过构造兼顾节点连通性和能耗均衡性的收益函数,以确保降低节点功耗的同时维持网络的连通性.通过提高邻居节点的平均剩余能量值以实现将剩余能量多的节点选择作为自身的邻居节点,提高节点能耗的均衡性.在此基础上,提出了一种分布式的能耗均衡拓扑控制算法.理论分析证明了该算法能保持网络的连通性.与现有基于博弈理论的DIA算法和MLPT算法相比,本算法形成的拓扑负载较重、剩余能量较小的瓶颈节点数量较少,节点剩余能量的方差较小,网络生存时间更长.     

无线传感器网络中一种能量高效的skyline查询算法

针对分布式无线传感器网络环境下的skyline查询问题,提出了KSkySenor算法,有效地从传感器网络中获取更有意义的skyline结果;KSkySenor算法对感知数据进行预处理计算每个元组的支配能力,按照支配能力与各维度值之和对其进行排序,设计了一个基于聚簇的结构用于收集所有传感器读数,提出了一个剪枝方法用于渐进的从传感器网中获取skyline结果集;实验中分别改变传感器网络规模大小、数据维度、支配属性个数k,对KSkySensor算法进行测试,实验结果表明KSkySenor算法与先前的skyline查询处理算法相比具有很高效率,减少了无线传感器网络中的数据传输量,延长了网络生命周期。     

一种无线传感器网络簇间拓扑演化模型及其免疫研究

基于复杂网络理论, 研究由于节点失效所导致的无线传感器网络性能下降的问题, 提出一种新的簇间拓扑演化模型, 在此基础上讨论病毒的免疫策略, 并给出一种新的免疫机理. 理论分析表明, 该模型演化生成的网络不仅具有较强的容错性, 而且还可以有效避免节点因能量很快耗尽而过早死亡. 研究还发现, 对于网络全局信息未知的情况, 与随机免疫和熟人免疫策略相比, 本文所提免疫策略能够获得较好的免疫效果. 通过数值仿真对理论分析进行验证.     

一种强容侵能力的无线传感器网络无标度拓扑模型研究

针对无线传感器网络无标度拓扑容侵能力差的问题,本文借助节点批量到达的Poisson网络模型,提出了一种具有容侵优化特性的无标度拓扑模型,并在构建拓扑时引入剩余能量调节因子和节点度调节因子,得到了一种幂率指数可以在(1,+∞)调节的无标度拓扑结构,并通过网络结构熵优化幂率指数,得出了具有强容侵特性的幂律指数值.实验结果表明:新的拓扑保持了无标度网络的强容错性,增强了无标度网络的容侵性,并具有较好的节能优势.     

基于节点健康度的无线传感器网络冗余通路控制方法

广泛应用于各种物理参数测量领域的无线传感器网络,因其节点具有能量供应有限、硬件资源有限、数目众多、自组织和动态拓扑等特点,使得网络极易发生故障,从而高可靠、低故障是其运行的基本要求.本文针对多冗余通路设计的无线传感器网络故障预防方法存在工作状态冗余节点过多、能量大量浪费的问题,提出一种基于节点健康度的冗余通路控制方法.该方法利用汇聚节点收集网络内所有节点能量状态,计算节点健康度等相关参数,使用A-Star算法选择最优工作通路,控制其余冗余通路分批轮流休眠,从而达到减少和均衡网络工作过程能量消耗、预防某些节点能量提前耗尽导致网络能量故障发生的目的.仿真实验和实际节点实验的结果表明,在保证网络适当冗余通路的前提下,与其他相关方法比较,该方法可以显著均衡网络能量消耗,有效预防节点能量故障提前发生,明显延长网络寿命.     

无线传感器网络中继节点布居算法的研究

本文表述的是在该应用背景下引入多约束条件, 并采用枚举法与贪婪寻优算法相结合的方法, 解决了在可以作为中继节点设置位置的预设中继节点位置集合内, 合理选择中继节点设置位置以及既存网络因添加新传感器节点所引起的中继节点追加的问题. 仿真实验表明, 本文提出的中继节点布居与追加优化算法能够保证多约束条件下网络的容错性. 同时提出的基于最小网络距离因子评价标准, 有效提高了中继节点布居算法的能效性.     

无线传感器网络内可疑节点的分析研究

在无线传感器网络中,传感器节点对信号采集传递的可靠性决定系统结果的准确程度,而对于应用于不同领域的WSNs而言,节点损坏、信息传递过程受到攻击的情况时有发生,为了保证结果的准确,及时准确的判断节点的工作情况至关重要;进而对传感器节点进行分析,介绍几种可疑节点判断方式,同时结合WSNs在母婴监控系统中的应用,通过信号强度及信号呈现的规律检测可疑节点的方案在母婴监控系统中的实用性,分析了母婴监控系统中是如何利用可疑节点来达到监控的效果。     

Fault-tolerant topology in the wireless sensor networks for energy depletion and random failure

Nodes in the wireless sensor networks(WSNs) are prone to failure due to energy depletion and poor environment,which could have a negative impact on the normal operation of the network. In order to solve this problem, in this paper, we build a fault-tolerant topology which can effectively tolerate energy depletion and random failure. Firstly, a comprehensive failure model about energy depletion and random failure is established. Then an improved evolution model is presented to generate a fault-tolerant topology, and the degree distribution of the topology can be adjusted. Finally, the relation between the degree distribution and the topological fault tolerance is analyzed, and the optimal value of evolution model parameter is obtained. Then the target fault-tolerant topology which can effectively tolerate energy depletion and random failure is obtained. The performances of the new fault tolerant topology are verified by simulation experiments. The results show that the new fault tolerant topology effectively prolongs the network lifetime and has strong fault tolerance.     

基于Voronoi图盲区的无线传感器网络覆盖控制部署策略

针对无线传感器网络在二维平面应用场景中的覆盖控制问题, 提出了一种基于泰森盲区多边形形心的覆盖控制部署策略(blind-zone centroid-based scheme, BCBS). BCBS先对监测区域做Voronoi图划分以得到被每个传感器节点覆盖的泰森多边形, 而后根据泰森多边形顶点的覆盖情况分析得出泰森多边形内的盲区, 并构造与盲区形状相近的多边形, 最后以该多边形的几何中心作为传感器节点移动的候选目标位置, 从而达到提高网络覆盖率的目的. 仿真实验结果表明, BCBS在覆盖率、节点分布均匀性与节点覆盖效率等方面相比CBS有明显优势. 关键词： 无线传感器网络 节点覆盖 Voronoi图 多边形形心     

无线传感网中基于质心的高效坐标压缩算法

鉴于无线传感网中有限的通信带宽和计算资源, 传感器节点传送压缩后的数据对于系统节能具有十分重要的意义. 本文提出一种利用反正切函数构建的非线性坐标压缩策略来降低系统的数据传输量. 得益于反正切函数的非线性特点, 在质心附近压缩率低, 离质心越远, 压缩率越高. 仿真结果显示, 所提算法特别适应于在质心附近具有高频分量的信号类型. 所提算法具有以下几个特点: 1)采样间隔是非均匀的; 2)可以在采样前实现压缩, 类似于压缩感知; 3)计算复杂度低, 算法简单易实现, 在实际应用中更具有优势. 关键词： 无线传感器网络 坐标压缩 非线性 质心     

基于元胞自动机的无线传感网络整体行为研究

探讨自组织通信网络中局部行为与系统整体行为的关联, 对于相关系统的设计和控制具有重要应用价值. 利用二维元胞自动机模型对无线传感网络的拓扑控制过程进行模拟, 可以分析节点间局部交互作用规则对网络整体行为的影响. 研究表明, 在不同的局部演化规则作用下, 该系统呈现出复杂的时空演化现象, 发现系统整体行为空间中存在振荡、衰减、稳定等基本模式, 并且该模型可以反映系统内不同全局目标之间的折中关系, 为进一步研究无线传感网络整体行为的控制问题提供一种新的途径. 关键词： 自组织 元胞自动机 通信网络 无线传感网络     

Virus spreading in wireless sensor networks with a medium access control mechanism

In this paper, an extended version of standard susceptible-infected (SI) model is proposed to consider the influence of a medium access control mechanism on virus spreading in wireless sensor networks. Theoretical analysis shows that the medium access control mechanism obviously reduces the density of infected nodes in the networks, which has been ignored in previous studies. It is also found that by increasing the network node density or node communication radius greatly increases the number of infected nodes. The theoretical results are confirmed by numerical simulations.     

分布式无线声传感网加权预测误差语声去混响方法

室内混响会严重降低语声质量,因此在室内语声通信中对混响的抑制显得尤为重要.针对无线声传感网,该文提出一种基于加权预测误差的分布式自适应去混响算法.通过调整传统递归最小二乘算法,所提出的分布式加权预测误差算法仅需利用一路相同的参考信号和其他节点的本地输出而非全部信号,便可实现最优输出,从而大幅度降低节点间传输的通道数与各...