面向移动节点定位的传感器网络预唤醒策略

当无线传感器网络对移动节点进行定位时,锚节点可能会因为处于休眠状态而没有响应移动节点的定位请求,从而导致定位失败.提出一种基于预唤醒机制的动态功耗控制策略P-SWIM,该策略提前通知移动节点周边的锚节点进入全勤的工作方式,而网络内其他锚节点则仍然处于低功耗的工作方式.仿真实验结果表明,移动节点定位方法采用P-SWIM相比于采用静态功耗控制策略(RIS和GAF)能够显著地提高定位性能,且P-SWIM引入的功耗也是3种策略中最低的.此外,通过大量的仿真实验,评估了调节3种策略的各项参数对移动节点定位方法性能的影响,为在实际应用中高效的部署网络提供了参考方案.     

一种超低功耗无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络中,能量是一个关键资源。传感器网络节点通常在大部分时间里处于休眠状态以节约能量。其中,节点间精确地同步和超低的休眠功耗能够本质上延长无线传感器网络节点的寿命。然而现实中节点在唤醒周期设置、时钟源选择和网络节点同步时很难满足理论研究时提出的要求。因此,提出了一种低功耗无线传感器网络MAC协议:允许节点使用多种时钟源实现功耗最优配置,在休眠时采用内部时钟以达到最低功耗,在工作时采用外部晶振以保证射频性能,同时为了解决多时钟源误差增大且休眠周期变化带来的问题,提出了多时钟源休眠唤醒机制和节点同步策略。最后文章在IEEE802.15.4硬件测试平台上完成了多时钟源MAC协议与SMAC协议的实证测试,结果表明对比SMAC协议的唤醒和同步机制,低功耗无线传感器网络MAC协议在传感器网络节点上能够极大地减少休眠功耗并显著地节约同步的时间,从而大大延长节点寿命。     

低功耗压力采集系统设计

本文介绍了一款采用电池供电的低功耗压力采集设备。文章从硬件设计和软件设计分别进行产品介绍。硬件设计介绍了,根据产品需求选择硬件主控芯片设计低功耗的硬件电路,低功耗芯片选择STM32L151。软件介绍了,使用芯片低功耗控制单元实现休眠模式下保持通讯模块运行。软件设计对硬件模块电路控制流程的优化,进程调度中控制硬件模块保持休眠或唤醒。使用实时操作系统控制业务流程,在读取压力数据时如何采集压力使功耗电流才能更小。用最短时间完成上传数据到服务器的任务,完成任务关闭外设电路使系统进入休眠状态。本方案是在硬件和软件配合下完成低功耗压力采集。     

无线传感器网络节点低功耗MCU设计与实现

针对现有无线传感器网络节点控制器设计中存在功耗、芯片面积等方面的问题,自行设计了8位哈佛结构低功耗RISC MCU作为节点控制核心。CPU核采用两级流水加速操作,存储器采用分页、分块和映射等方式统一组织,并使用门控时钟和休眠唤醒机制等方式实现MCU低功耗操作,最后采用0.18μm静态CMOS工艺实现该MCU,其工作功耗低于10mW。以该MCU为核心实现了节点硬件平台设计,组建了功能完备的无线传感器网络。     

基于CC1110的无线热能表低功耗设计方法与实现

针对热能表电池能量有限以及如何降低仪表功耗等关键问题,提出并实现了一种无线热能表低功耗的设计方法。重点介绍了热能表采用休眠唤醒机制的软件设计思想。测试结果表明：热能表具有较好低功耗特性,理论工作寿命约为六年,具有良好的市场应用前景。     

基于虚拟力的无线传感器网络地理位置路由算法*

通过引入虚拟力导向的节点移动方式改进了GAF路由算法,提出了一种新的基于虚拟力的无线传感器网络地理位置路由算法。算法通过计算节点之间以及节点与边界之间的虚拟力,引导移动节点移动到新位置;同时,利用计算得到的节点移动前后的位置信息改进了节点休眠机制,能够在节点移动后适时地唤醒其他节点。仿真实验结果表明,该算法能有效提高网络覆盖率、平衡节点能量消耗,并显著延长网络生命时间。     

一种基于休眠机制的网络时间同步协议

时间同步技术是网络系统正常运行的基础。为了降低能耗,无线传感器网络(WSN)需要采用周期性休眠机制。针对目前WSN时间同步协议较少考虑网络节点的休眠问题,提出了一种适用于采用休眠机制的WSN时间同步协议。该协议包括递增序列号(ISN)机制和时钟校正机制。ISN同步机制能够在唤醒休眠节点的同时,将各网络节点同步到一致的时间点。随后,各节点利用本地时钟与参考节点时钟间的时钟漂移差值,对本地时钟进行校正。基于硬件平台的测试表明,该协议能够以较低的同步成本达到较高的同步精度;与传统时间同步协议相比,协议的执行不再受节点休眠状态影响,并且节点的唤醒过程与时间同步相结合,减少了同步消息的交换量;此外,协议中的时钟校正机制还可有效延长再同步周期。该协议还为众多基于时间同步的应用,如网络通信协议、时分多址(TDMA)调度及节点定位等,奠定了必要的基础。     

基于动态概率休眠调度机制的WSNs拓扑控制算法

为了兼顾无线传感器网络(WSNs)的低能耗和连通性,提出了一种动态概率休眠调度机制的拓扑控制(DPSS-TC)算法.DPSS-TC算法根据分簇后的簇内成员节点数量动态设置节点休眠概率,采用强制性唤醒休眠节点与提高相应活跃节点的发射功率相结合的方法来恢复连通受损的局部拓扑结构.仿真实验表明:DPSS-TC算法既保证网络的连通性能,又有效地延长了网络的生命周期.     

低功耗射频唤醒无线传感器网络设计

针对无线传感器网络采用睡眠/唤醒机制来实现低功耗时,不可避免地引起网络响应时延的问题.在波束供电技术的基础上提出了无线传感器网络低功耗射频唤醒机制,给出了低功耗射频唤醒无线传感器网络节点的硬件结构和详细设计.节点通过从电磁波中获取能量来及时地唤醒自己,以达到提高实时性的目的.性能分析表明低功耗射频唤醒无线传感器网络节点比采用传统睡眠/唤醒机制的节点具有更高的实时性和更低的功耗.     

基于WSNs的部分覆盖应用的节点唤醒机制

无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks)已广泛应用于各类领域.然而,由于能量有限,提高传感节点能效是一项挑战工作.休眠调度策略是保存能量、延长网络寿命的有效策略.此外,多数WSNs应用并不要求100％的覆盖.为此,提出面向部分覆盖应用的节点唤醒机制,且标记为PCLA.PCLA机制引用学习自动机去合理地唤醒节点,而其他节点休眠,进而延长网络寿命.首先,唤醒部分节点构成主干网,然后,再利用这些节点的邻居去满足网络覆盖要求.实验数据表明,与同类机制相比,提出的PCLA机制能够有效地满足部分覆盖要求,并且在活动节点数和网络寿命方面也具有较好的性能.     

在移动计算环境中基于移动代理的缓存失效方案

1 引言缓存技术是分布式计算环境中的重要技术,它可以改善系统的整体性能(如查询响应时间、吞吐量等),而移动计算的网络环境是一种特殊的分布式环境,与传统的分布式系统相比,它具有鲜明的特点:移动性、断接性、带宽多样性、可伸缩性、弱可靠性、网络通信的非对称性、电源能力局限性等等。这些特点使得缓存技术在移动计算环境中尤为重要。因为缓存能有效减少带宽需求,并能节省移动计算机的能耗。     

无线网络部分连接可用性模型研究

对于能量受限制的无线网络,节点的交替休眠是有效的节能方式,但是会造成网络连通性破坏,使网络成为部分连接网络.部分连接可用性的定量研究,对采用休眠模式的网络具有重要意义.文中提出了一种基于交替活跃模型的部分连接可用性的计算模型,利用泊松过程分析和全概率建模法得到了可用性的计算公式,有效地衡量了采用休眠模式的部分连接网络的通信能力;同完全连接可用性进行了定量对比,证明了在允许的端到端延迟范围内,部分连接可用性明显高于完全连接可用性,为节能的部分连接网络的部署提供了理论依据;分析了网络参数同包递交率、延迟等指标的关系,并给出满足条件约束的配置方法;通过仿真验证了分析结果的有效性.     

基于低占空比的机会汇聚树路由协议

针对无线传感器网络(WSN)中存在节点剩余能量不足而导致的路由失效问题,提出一种基于低占空比的汇聚树机会路由算法CTOR。在CTOR中,首先根据网络的传输质量需求确定路由候选节点集;然后,节点以广播方式向所有候选节点传输数据包,收到数据包的候选节点再以一定概率转发该数据包,转发成功的候选节点即为选定的路由节点。概率的引进保证了高数据传输质量与轻网络负载;同时,网关节点发送时间同步控制信息以达到全网时间同步的目的;节点根据固定占空比进行休眠切换,以减少节点的能量消耗,延长网络的生存周期。仿真实验表明,基于低占空比的协议可有效地避免网络空洞问题,延长网络的生存周期;同时,机会性的转发可以有效地提高数据包的成功接收率,降低网络的丢包率。     

无线传感器网络中能量最优传输半径调整

在无线传感器网络中,为有效节省能量的消耗,一般将多跳路由上的冗余节点设置成休眠状态.针对节点均匀分布的线性网络,在候选路由节点随机确定,且各节点可有不同传输半径的情况下,利用动态规划算法选择合适的活动路由节点及其传输半径,达到总体最优能量消耗.数值结果证实算法的有效性.     

移动Agent在无线传感器网络中的应用

无线传感器网络是21世纪最为重要的新兴技术之一。为解决数据是被从节点传到处理中心去处理;传感器节点密度高、数量大;节点的电池能量、计算能力存储能力严格受限;网络通信半径小、带宽低等问题,提出采用基于移动A gent的分布式计算模式,设计了一种移动A gent系统,用于实现无线传感器网络的数据融合,系统有效减少网络负载、带宽、时延,实现网络的可扩展性、可靠性和容错性。     

基于AAA的移动IPv6跨管理域注册过程的研究

当移动IPv6在商业化网络中进行部署的时候,移动节点需要AAA服务器进行认证、授权、计费,于是怎样使移动IPv6和AAA协议高效地融合成为人们研究的热点。文中从协议交互的角度先对具有代表性的两种方案进行了分析和研究,指出了由于在路由优化模式中采用了迂回路由过程产生了较多的信令报文和较长的时延使得整体效果不理想,最后介绍了IETF提出的一种优化草案,利用家乡代理(HA)和通信对端(CN)之间的AAA机制来替代迂回路由过程,有效地减少了信令开销和切换时延。     

基于AAA的移动IPv6跨管理域注册过程的研究

当移动IPv6在商业化网络中进行部署的时候,移动节点需要AAA服务器进行认证、授权、计费,于是怎样使移动IPv6和AAA协议高效地融合成为人们研究的热点。文中从协议交互的角度先对具有代表性的两种方案进行了分析和研究,指出了由于在路由优化模式中采用了迂回路由过程产生了较多的信令报文和较长的时延使得整体效果不理想,最后介绍了IETF提出的一种优化草案,利用家乡代理（HA）和通信对端（CN）之间的AAA机制来替代迂回路由过程,有效地减少了信令开销和切换时延。     

移动IPv6路由技术的分析与改进

对移动IPv6的基本工作机制以及关键的路由技术进行了分析,并提出了在支持IPv6的路由器中引入快表机制,保存漫游到该路由器所在子网中的移动节点的相关信息.然后通过快表和路由表的查询,解决了移动IP中的"三角路由"问题,尤其是对发送节点和移动节点同在一个异地网络的情况,效果理想.     

基于IPv6的无线传感器网络的一种节点自组织成网算法

本文从无线传感器网络接入下一代互联网的互连方式出发,论证了全IP方式在单兵系统——空降兵系统的可行性;然后利用IPv6协议——无状态地址自动配置协议和移动IPv6协议,提出了在空降兵跳伞成功后或者有单兵移动时的一种自组织成网算法;最后用实验仿真验证了传感节点中实现的无状态地址自动配置协议的正确性。