基于WSN的联合信道分配和功率控制抗干扰算法的研究

当前在研究WSN多径路由时,由于受到WSN的节点能量限制,故将网络能效的提高和使用期限的增加成为了研究关键点。提出了一种WSN联合信道分配和功率控制抗干扰算法,设计的算法可以用较小的能量消耗达到信道分配,同时将数据在算法中的传输将信号丢失率降到最小。在信道分配阶段和功率控制阶段的双重抗干扰能力下,表现为良好的抗干扰效果为单独的信道分配和功率控制。     

基于博弈的能量获取传感器网络分布式估计算法

针对传感器网络节点环境微能量采集的随机不稳定性问题,文章提出了一种基于完全且完美信息扩展博弈模型的分布式估计算法.该算法以一个典型的量化分布式估计问题作为研究对象,①分析了其微能量采集和能量消耗模型;②重点构建了扩展博弈模型和博弈树,并进一步探讨了其子博弈精炼纳什均衡的存在问题及其求解方法;③仿真验证了所提算法比传统的分布式估计策略能更有效地应对微能量的随机扰动.     

一种基于WSN有效的事件查询获取策略

针对以往事件查询中事件查询速度不够快、成功率不高及网络寿命不长等问题,提出一种在速度、成功率与网络寿命等方面取得较好效果的事件查询策略。该策略的主要要点是:不同于以往研究中随机扩散的方式,在事件信息存储时,先基于哈希函数,将事件信息存储到哈希函数映射所指示的跳数相同的一段连续节点上;在事件查询时,依据同样的哈希函数,向哈希函数所指示的方向路由,以最小的路由代价获得事件信息。给出了此策略的查询与存储代价,并采用Omnet++网络模拟器进行仿真实验,与经典事件查询算法进行的对比。研究结果表明:本文的策略具有很好的性能,对相关应用具有较好的指导意义。     

基于蚁群系统的WSN能量有效路由算法

针对无线传感器网络的能量有效性问题,基于蚁群系统的自适应性及动态寻优能力,以及无线传感器网络的自组织特性,提出一种能量有效的路由算法.为了优化路径概率选择,平衡节点间的能量消耗,将节点剩余能量引入本地启发因子.用路径平均信息素水平、路径节点平均剩余能量和路径长度评价路径质量,并将路径质量引入信息素全局更新.在源节点与Sink间建立多条动态优化传输路径,提高传输的可靠性.仿真结果表明,本算法可以减小延迟,提高能量使用效率,有效地延长无线传感器网络的工作时间.     

一种新的WSN路由算法

针对无线传感器网络能量有效性问题,提出一种新的WSN路由算法ACPR.算法采用无线蜂窝网覆盖思想,使用角度比和距离比选取转发节点,并采取角度优先策略.通过NS2仿真验证,结果表明,在减少转发节点数和网络冲突次数上,综合考虑角度和距离信息选取转发节点策略优于距离选取策略,而且与DD和Activecast路由算法相比,ACPR算法提高了能量有效性.     

一种能量有效的无线传感网络节点跟踪算法

针对无线传感网络能量有限的特点,提出了一种能有效节约能量的节点跟踪算法.算法首先采用无迹粒子滤波算法(UPF)及后验卡尔曼滤波获得当前时刻节点状态估计,并采用高斯混合模型拟合当前状态,然后将此模型参数传递给下一个传感器节点,下一个传感器节点再利用这些参数更新后验分布,估计下一时刻的节点状态.这样可以减少网络间的通讯负荷、节约传感器节点能量.仿真实验表明,在同时考虑定位精度和能量消耗上,本文算法具有很好的性能.     

WSN中一种自适应协作MIMO传输方案!

针对能量受限的无线传感器网络,提出一种能量有效的自适应协作MIMO传输方案.该方案能够根据传输信息的无线信道环境和传输距离,依据总能耗最小化原则对收发端协作节点数目和调制方式进行联合优化选择,进而提高网络的能量效率.仿真结果表明:与现有的协作MIMO传输方案相比,该方案能进一步提高无线传感器网络的能量效率,在理论上具有一定的参考价值.     

一种能量有效的无线传感器网络分簇路由算法

为减少无线传感器网络能耗、延长网络的生存周期,基于经典的低功耗自适应分簇算法(LEACH),提出了一种新的能量有效的分簇算法.算法的主要思想是综合网络能量分布和簇首间位置分布来优化簇首选择,从而在使簇分布更均匀的同时,进一步保证了网络内节点负载均衡.仿真和分析表明,该算法是一种有效的分簇路由算法.     

一种能量有效的无线传感器网络信息收集协议

研究了无线传感器网络覆盖和路由相结合问题,提出了覆盖和能量有效（coverage and energy efficient,CEE）的任务分配策略．CEE的基本思想是：对于覆盖重要的节点完成感知任务,对于覆盖不重要的节点完成数据转发任务．基于CEE设计了基于栅格的覆盖和能量有效（grid-based coverage and energy efficient,GCEE）信息收集协议．采用NS2仿真工具,分析了GCEE各个参数对网络能量有效性以及覆盖性能的影响．     

一种基于能量和距离的多级能量异构传感器网络路由算法

为了能有效地利用节点能量的异构性,降低网络能耗、延长网络稳定周期,提出了一种同时考虑节点剩余能量和节点至基站距离的多级能量异构无线传感器网络的分簇路由算法.在节点簇间综合考虑簇头剩余能量及其与基站的通信能耗,以选择合适的下一跳路由节点.仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络能量消耗,延长网络稳定周期.该路由算法在维持节点存活个数、降低网络能量消耗及增加网络数据传输吞吐量等指标方面优于几种常见传感器网络路由算法,表明在综合考虑能量和距离等因素后能够获得比单一考虑能量或者距离的算法更优的运行结果.     

移动无线传感器网络中分布式重聚类算法研究

移动无线传感器网络中,节点的移动性影响着层次化聚类之后的网络结构,从而影响聚类内部节点间通信时的数据送达率与能耗.为了降低节点移动性的影响,本文提出了一种分布式重聚类算法.该算法基于已聚类网络,利用粒子滤波算法对节点当前位置进行估计,并结合移动模型预测下一时刻位置;处于聚类边界的非簇头节点周期性地评估自身是否需要重聚类,并在需要时通过与所属聚类及目标聚类的簇头节点通信,将自身重聚类到目标聚类中.仿真结果表明,在重聚类周期较小时,该算法能够使节点在移动过程中保持合理的通信距离,并在数据送达率与能耗方面优于现有的算法.     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由协议

针对决定性簇头选择 (deterministic cluster-head selection,DCHS）协议簇头阈值函数的不足,提出一种能量高效分簇算法(energy efficient clustering,EEC)协议。分析了低功耗自适应集簇分层型（low-energy adaptive clustering hierarchy,LEACH）协议及其改进协议DCHS的设计缺陷,设计了一种新的簇头选举机制,在选举簇头时,不仅考虑节点剩余能量,而且能够保证网络中簇头节点的数量,并且用码分多址 (code division multiple access,CDMA)机制使非簇头入簇,减少了对相邻节点的干扰。仿真结果表明,与LEACH和DCHS协议相比,EEC协议能有效地延长网络生存时间,且网络能耗更加均衡。     

A distributed dynamic clustering algorithm for wireless sensor networks

This paper proposes a distributed dynamic k-medoid clustering algorithm for wireless sensor networks (WSNs), DDKCAWSN. Different from node-clustering algorithms and protocols for WSNs, the algorithm focuses on clustering data in the network. By sending the sink clustered data instead of practical ones, the algorithm can greatly reduce the size and the time of data communication, and further save the energy of the nodes in the network and prolong the system lifetime. Moreover, the algorithm improves the accuracy of the clustered data dynamically by updating the clusters periodically such as each day. Simulation results demonstrate the effectiveness of our approach for different metrics. Biography: WANG Leichun (1974–), male, Ph.D. candidate, research direction: wireless communication.     

基于支持向量机的无线传感器网络分布式检测

为减少基于似然比检测的无线传感器网络最优分布式检测方法对信道状态、噪声分布和传感器检测性能等信息的依赖,满足实际系统的需要,提出使用支持向量机实现无线传感器网络分布式信号检测的方法.该方法无需预知信道状态和噪声分布信息,简化了无线传感器的节点功能.该方法将传感器节点测量结果以模拟非编码方式发送至数据中心,数据中心利用训练好的支持向量机对接收到的信号进行判决.仿真结果表明,该方法可获得较高的检测精度.     

基于非完全信息博弈竞标的无线传感器网络资源分配方法

针对无线传感器网络任务调度过程中造成的资源冲突问题,本文将其考虑为节点间的非完全信息博弈竞标过程,在参与竞标的节点进行决策时,引入隐马尔可夫链对其他竞争者的决策进行预测,同时资源分配过程中的多个优化目标,分别由任务和节点进行优化,并提出一种非完全信息博弈竞标算法。最后,在假设节点个人理性的前提条件下,论证了此非完全信息博弈竞标模型满足经济学原理中的激励相容性和最大化系统收益。并从实验仿真证明其有效性。     

基于非完全信息博弈竞标的无线传感器网络资源分配方法

针对无线传感器网络任务调度过程中造成的资源冲突问题,将其考虑为节点间的非完全信息博弈竞标过程;在参与竞标的节点进行决策时,引入隐马尔可夫链预测其他竞争者的决策,将资源分配过程中的多个优化目标,分别由任务和节点进行优化,并提出一种非完全信息博弈竞标算法;在假设节点个人理性的前提条件下,论证此非完全信息博弈竞标模型满足经济学原理中的激励相容性和最大化系统收益.最后并从实验仿真证明其有效性.     

一种节能的无线传感器网络跨层结构

提出一种节能的无线传感器网络跨层结构(TEPA).TEPA采用跨层设计,在网络层和MAC层之间交互信息以实现高效率的数据传输.TEPA结合了网络的邻居拓扑信息和路由信息,使用微分进化算法(DE)优化MAC层的TDMA时隙配置,减少了数据汇聚树上各分枝之间的冲突,并且加速了单个分枝路径上数据的传递,既节约能量又降低延迟.与以往的协议不同,TEPA根据吞吐量和延迟在不同负载下的折衷找到了最优而非最短的TDMA调度时间表长度.仿真验证了TEPA在能耗与延迟方面的改善.     

基于博弈的无线传感网络功控算法收敛性分析

提出基于博弈论的功控算法的目标是降低能耗,减少引入的网络开销,增加网络寿命.从理论上证明了该算法采用优化动态反应来更新发射功率等级就能收敛到纳斯均衡.     

无线传感网中基于能量平衡的数据收集树算法

针对实际应用中传感器节点采样频率不同的特点,提出了一种传感网中基于能量平衡的数据收集树算法(an energy balancing and tree-based data gathering algorithm,EBDGA).EBDGA在基站集中式的构建是以本基站为根结点、基于能量平衡的生成树,根据节点的采样频率定制生成树中子节点加入的策略.仿真实验表明,在这种特定的网络模式下,EBDGA比传统的数据收集树算法PEDAP和PEDAP-PA具有更好的能量平衡特性,提升了能量性能.     

无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由

针对传感器节点能量受限的特点，提出了一种无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由（load balancing multi-path routing,LBMPR）协议．LBMPR依赖传感器节点的地理位置生成从源节点到sink节点的多条路径，数据通信均匀分布于不同路径上，从而达到节点间的负载平衡，延长了网络的寿命．仿真实验表明，若选择适当的参数a和b，较之mesh-2和mesh-3，LBMPR能获得更好的负载平衡性能．