基于Q学习的无线传感器网络路由协议

由于无线传感器网络节点的能量主要消耗在数据的传输上,因此路由选择的有效性决定网络整体能量消耗的高低。本文将网络构建成一个多Agent系统,将系统建模成为一个离散Markov决策过程,使用基于性能势的Q学习算法寻找最优路由。在报酬函数的设定时综合考虑节点距离Sink节点的跳数、邻居节点密度和剩余能量等因素,以达到数据传输最短路径和节点能量消耗的折中。     

无线传感器网络节点的状态分析及Agent建模

为独立于内部结构和具体实现来理解和分析无线传感器网络节点的自治工作机制,分析了无线传感器网络节点的各种工作状态和自组织特性,建立了一种面向无线传感器网络节点的Agent类元模型。该元模型在Agent BDI模型基础上,扩展AUML Agent类图,引入符合无线传感器网络特性的Mental、Role和Protocol等模型元素来描述无线传感器网络节点的静态结构。实例分析表明,结合节点工作状态,Agent类元模型为无线传感器网络节点体系的研究提供了良好的可视化建模基础和分析工具。     

基于Agent的无线传感器网络AUML交互模型

节点之间的协作交互是无线传感器网络自组织基础,也是拓扑控制和路由选择的本质特性。分析无线传感器网络典型拓扑控制算法和路由协议中的交互行为,在多Agent系统模型基础上,提出基于AUML的无线传感器网络Agent元模型和Agent模型图,构建适合于无线传感器网络的AUML交互模型,该模型包括WSNAgent实例、WSNAgent角色特征、WSNAgent生命线和控制焦点、连接器、消息、条件等基本组件。典型协议建模表明,无线传感器网络AUML交互模型具有较好的可视化描述能力,为无线传感器网络交互的实现奠定了良好基础。     

基于自供电的无线传感器网络MAC层协议研究

针对自供电的无线传感器网络,提出了一种新的MAC层协议DFSA（动态帧时隙ALOHA）,该协议对能量进行系统管理。仿真结果表明在具有能量收集能力的传感器网络中,DFSA能够充分利用节点的能量收集能力,实现网络能量充分利用,在保证较高的传输效率下获得最高的信道利用率,同时提高了数据传输的可靠性。     

基于动态树拓扑的多时隙分配无线传感器网络数据传输算法

针对无线传感器网络(WSN)在数据传输过程中节点能量负载不均衡问题,提出了一种基于动态树拓扑的多时隙分配无线传感器网络数据传输算法。该算法首先建立了树链路模型来分析无线传感器网络的数据传输模式以及时隙需求问题;接着通过在树拓扑上使用父代和子代的关系,使节点基于时隙需求执行帧时隙分配,并给出了接收时隙的一个序列模式和发送时隙的序列模式,允许节点更加有序且在干扰更少的信道下接收其他节点发送的数据包,减少时隙的浪费并提高信道利用效率。最后,实验仿真结果表明,与基于数据传输优化的无线传感器网络的生命周期延长算法,以及基于能量感知和时隙分配的可靠数据传输算法相比,所提算法的网络能量效率分别提高了42.8%和51.7%,节点平均寿命延长了1.7%和37.5%,网络的能量效率和网络生命周期得到了提高。     

基于Q-Learning的无线传感器网络生命周期平衡路由

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)由于容易部署和安装成本低等优势,受到学术界和工业界的广泛关注。然而无线传感器网络的节点在能量、计算能力、存储能力和带宽等方面都存在很大的局限性,复杂的传统网络路由协议无法直接应用到该网络中,因而简单高效的路由协议成为无线传感器网络的研究重点。为了延长传感器的工作时间,文章基于增强学习算法提出一种平衡无线传感器网络生命周期的路由协议Q-WRP。该协议综合考虑了节点的能量、到汇聚节点的跳数、传输时延等信息,为每个转发节点分配计算一个转发质量(即Q值),最终根据各转发节点Q值的大小选择出最优的转发路径。NS2仿真结果表明,该算法延迟了网络第一个死亡节点的出现时间,可以有效平衡网络节点的生命周期。     

一个能量收集无线传感器网络路由协议

针对周期性数据收集无线传感器网络应用,提出一个能量收集无线传感网络路由协议EHRP,以高效的能量估计和链路评估为基础,通过基于收集能量优先的选路实现多跳报文转发,构建起能量均衡消耗的多跳传感器网络.仿真结果表明在具有能量收集能力的传感器网络中,EHRP能够充分利用节点的能量收集能力,实现网络能量均衡,延长网络的生命周期,同时提高了数据传输的可靠性.     

高可测无线传感器网络的自组织组网过程的记录与分析

相对于一般的自组织网络,无线传感器网络的自组织组网过程具有更多的不确定性和不稳定性.针对无线传感器网络自组织组网过程的这一特点,提出高可测无线传感器网络,实现了高可测无线传感器网络自组织组网过程的状态信息实时图形化显示和回放,并对自组织组网过程信息和网络节点的能量信息、传感数据信息进行分析,再结合运用一定的规则,控制调节网络节点负载均衡,优化网络拓扑结构,评估无线传感器网络的故障点和性能,延长网络寿命.     

移动自组织网络中基于移动Agent 的多约束QoS 多播路由算法

提出了一种移动自组织网络中基于移动Agent 的多约束QoS 多播路由算法．算法采用移动Agent 采集 网络信息,每个源节点构造一棵具有带宽和能量约束的多播树,选择节点剩余能量多的作为中间转发节点,以延长 网络的生存时间．当数据传输过程中链路发生断裂时,算法修复局部路径,而不是重新发送数据包,有效地降低了 路由重构和数据重传的可能性．利用网络仿真工具NS2 系统进行了仿真实验,实验结果证明新算法具有很高的效率 和鲁棒性．     

基于模糊C-均值的无线传感器网络算法

在低功耗自适应集簇分层型协议算法的基础上,提出一种基于模糊C-均值的无线传感器网络算法。在簇形成阶段采用模糊C-均值方法根据基站预先指定的最优簇头个数Q,将整个传感器网络节点分成Q个簇,每个节点隶属于其中一个簇,在整个网络生命周期内,这个簇将固定不变。在新的一轮开始时,簇内簇头节点的选择基于节点的当前能量值。在数据传输阶段,在簇内通信采用单跳模式,簇间通信采用多跳模式。仿真实验表明,该算法具有可行性和有效性。     

基于Q学习的多Sink节点无线传感网路由机制研究

单Sink节点无线传感网存在部分关键区域节点能量消耗过快、路由选择算法单一及Sink节点失效的问题.多Sink节点无线传感网能有效解决上述问题,研究多Sink节点传感网的路由协议及其存在的不足,提出了一种基于Q学习的路由选择机制.利用该学习方法节点综合考虑各种环境因素,进行周期性的学习训练,优化路径选择,最后按照计算得...     

基于加密编码矢量的农业无线传感网数据安全存储方法

无线传感网为精准农业生产环境监测提供了一种有效的解决方案。针对当前农业生产中无线传感网感知数据传输和存储过程中存在的安全性不高、存储效率不佳的问题,在研究农业无线传感网主要特征的基础上,分析了云存储技术对农业传感器感知数据存储的有效性,利用改进的网络编码技术降低了传感器感知数据在传输汇聚时对无线网有限带宽的占用率,给出了基于加密编码矢量方法的农业无线传感网感知数据传输、存取安全性和效率分析,提出了一种基于加密编码矢量的农业无线传感网感知数据信息的安全存储新方法。大田生产环境测试结果表明,基于网络编码的加密编码矢量方法安全性较高,在数据量显著增加的情况下传输性能可进一步得到提升,从而验证了本方法的合理性和实用性。     

单节点的无线传感器网络数据传输优化策略

为了提高无线传感器网络（WSNs）节点能量的利用率,延长WSNs的生存时间,提出了一种单节点的WSNs数据传输优化策略.首先对WSNs结构进行分析,并建立单个传感器节点数据传输优化的数学模型;然后采用惩罚函数法对数据传输过程中的传感器节点能耗进行优化;最后在Matlab 2012平台对其进行仿真分析.结果表明：该方法可以根据环境能量的变化对传感器节点能耗进行自适应优化,提高了节点的累积数据传输总量,可以较好适应环境能量不确定性.     

基于协作传输的大范围WSNs能耗均衡分簇算法

由于大范围无线传感器网络（WSNs）节点的数量巨大,网络的能量消耗极不均,提出一种基于协作传输的分簇算法—EBBMCC—LS算法。该算法在保证网络均匀分簇的前提下,能保证网络中簇头节点的均匀分布,在簇间通信时加入协作传输策略,传感器节点之间通过协作传输构成虚拟多天线系统,改善系统性能,解决了大范围WSNs中的能耗不均现象。实验验证：该算法能够均衡大范围WSNs中的能耗,延长网络寿命,可促进大范围WSNs应用的推广。     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。     

无线传感器网络RCF-MAC协议研究

射频充电（ RFC）技术是一种通过基站发射射频电波为传感器节点补充电量的新兴技术。但在RFC无线传感器网络中,多基站同时发射能量时产生的能量干涉衰减现象会明显降低充电效率,此外,能量传输与数据通信共享信道会降低整个网络的吞吐量。针对上述问题,提出了RFC—MAC协议,为提高充电效率,将请求充电传感器节点周围的基站按距离分为两组,两组基站分时能量传输,以避免能量干涉衰减现象;传感器网络中设双信道,分别用于能量传输与数据通信,以提高网络的吞吐量。仿真结果表明：RFC—MAC协议显著提高了传感器节点的充电效率和平均网络吞吐量。     

一种无线传感器网络MAC协议优化算法

在无线传感器网络中,各节点采集的信息以多跳的方式传送到汇聚点.从各节点到汇聚点形成一棵以汇聚点为根的传输树.文中在对无线传感器网络传输特点分析的基础上,剖析了基于CSMA/CA(载波多路监听/冲突避免)的MAC协议在树状结构无线传感器网络中的弊端,提出了一种基于CSMA/CA的MAC协议优化算法.算法基于节点在传输树中的位置信息调整其MAC信道接入分配,将CSMA/CA采用的各节点均等竞争信道的方法优化为各节点依据在传输树中的位置情况竞争信道的方式,这一优化提高了节点公平性,使MAC信道接入分配与树状结构的无线传感器网络传输特点相契合,解决了基于CSMA/CA的MAC协议与树状结构无线传感器网络不匹配的问题,从而减少了信道资源浪费,提高了网络传输效率,降低了能耗.实验结果表明该算法在网络丢包率、吞吐量和能耗方面的性能均有较大改进.     

基于SNMP的IPv6无线传感器网络信息管理平台的设计与实现

无线传感器网络(Wireless sensor networks)是随机分布的传感器节点通过分布式协议自组织方式形成的网络,网络管理是保障无线传感器网络稳定、可靠、高效运行的重要条件。讨论研究了现有无线传感器网络管理技术,并结合无线传感器网络的特点和实际需求,在已有IPv6无线传感器网络底层协议及SNMP(简单网络管理协议)的基础上,设计和实现了一个切实可行的符合无线传感器网络特点的节点信息管理平台,以实现用户对无线传感器网络的远程有效管理。     

磁耦合谐振技术的无线可充电传感器节点设计

结合磁耦合谐振技术,设计了一款基于磁耦合谐振的无线可充电传感器节点.该节点不仅能够实现数据采集和传输,还能通过磁耦合谐振实现能量补充,从而解决WSNs能量受限问题.结合可充电节点的设计要求,基于模块化设计思想,给出其软硬件设计;采用双电源设计架构,以及能量监控和管理,实现节点能量获取与数据传输互不影响.实验结果表明,本文设计的无线可充电传感器节点满足设计要求,使构成无线可充电传感器网络成为可能.