基于跨层网络编码感知的无线传感器网络节能路由算法研究

编码感知路由可以发现路由中的网络编码机会,减少数据传输次数,提高网络吞吐量,是近年来路由算法研究的一个热点.当前编码感知路由存在编码条件失效、未考虑节点能量的问题,不适合直接应用于无线传感器网络.本文提出基于跨层网络编码感知的无线传感器网络节能路由算法CAER (Cross layer coding Aware Energy efficient Routing).提出并证明了修正后的网络编码条件,以解决编码条件失效问题.基于跨层思想,将网络编码感知机制与拓扑控制、覆盖控制结合,挖掘潜在编码机会.提出综合考虑节点编码机会、节点能量的跨层综合路由度量CCRM (Cross layer Coding aware Routing Metric).仿真结果表明,相比现有编码感知路由,CAER能够提高网络编码感知准确性,增加网络编码机会数量5%~15%,延长网络生存时间8%~12%.     

基于跨层设计的无线传感器网络新体系

无线传感器网络是资源受限的网络,网络中节点较简单且差异小,在许多应用背景中对实时性要求较高。而传统的分层网络体系开销较大且灵活性不高,跨层技术的产生可以弥补这些不足。论文分别从实时性、收集信息需要这两方面提出新的基于跨层技术的网络设计方案,以满足不同应用的需求。     

无线Mesh网络跨层路由技术研究

无线Mesh网络(WMN:wireless mesh networks)作为一种新型的无线网络,成为近几年研究的热点。由于无线信道不稳定等特性,如何设计WMN的路由协议成为决定其性能的关键因素之一。近几年来的研究表明,通过跨层设计的方式综合其他层的重要参数来实现路由选择,能够很好地解决这一难题。介绍了几种先进的跨层路由设计方案,总结了现有的跨层路由协议的优缺点,并对如何设计并实现跨层路由协议进行了分析和总结。     

无线传感器网络中基于线性网络编码的节能路由算法

 该文基于网络编码思想,提出一种无需重传与确认的路由算法,这种算法以最小化单位比特有效数据的能耗为目标,给出最优化数学模型,并用遗传算法进行求解.所提出的免重传路由算法可以降低能耗,减轻节点之间的无线电干扰,节省了节点用于重传数据包所需配置的缓存.     

基于博弈理论的无线传感器网络分布式节能路由算法

为了有效解决无线传感器网络路由节能问题,该文提出适合无线传感器网络的节能路由算法。在引入博弈理论概念建立网络模型的基础上,通过对于以往传感器网络簇首选择方法的研究,设计了一种基于博弈论的,兼顾节点剩余能量及簇首分布的节能路由DEER(DistributedEnergy-EconomicalRouting),大大节省了分布式决策网络协议的能量损耗。仿真证明了该方法在无线传感器网络中,能够有效地平衡网络负载,节省节点能量,延长网络寿命。     

无线传感器网络中基于协同的机会路由

提出了一种适用于无线传感器网络的基于协同的机会路由协议,协议在结合区域路由、会聚机制和睡眠机制的基础上,使用跨层的方法对无线传感器网络的路由协议进行改进,以增强网络连接随机变化条件下路由协议的顽健性,并以能量有效的方式提高了数据的转发速度.仿真结果表明,在不同节点密度条件下,基于协同的机会路由在数据转发能效方面比非协同的机会路由有很大的提高.     

无线传感器网络跨层优化研究

无线传感器网络系统的跨层优化理论在当前是一个研究热点.在传统的无线网络设计中,一般是沿用有线网络的设计思想,特别是利用因特网的设计思想来设计无线网络.然而由于无线传感器具有网络资源和能量受限的特点,这就使得传统的有线网络中分层设计的思想遇到了未曾预计的尴尬与挑战.本文对无线传感器网络中的跨层优化工作原理进行了叙述,比较了各个跨层优化技术的特点.最后阐述了当前跨层设计技术面临的挑战.     

基于区分服务的无线传感器网络跨层QoS体系结构

结合无线传感器网络自身特点,提出一种三层可计算QoS指标体系;在此基础上,根据各种应用不同QoS需求将应用分为四类,设计出一种基于区分服务的无线传感器网络跨层QoS体系结构(CQAW),并给出了参考实现框架.     

基于无线传感器网络的跨层拥塞控制协议

无线传感器网络(WSN)中由拥塞引起的大量分组重传以及重传多次失败后的分组丢弃会导致较长的时延、较高的分组丢失率和较多的能量消耗.为了准确探测和控制网络拥塞,提出了一种基于跨层设计的拥塞控制协议,即上行拥塞控制(UCC)协议.该协议利用节点在媒质接人控制(MAC)层中未占用的缓冲器区间大小和所预测的通信流量作为该节点的...     

基于节能的无线传感器网络路由协议研究

路由协议是无线传感器网络的重要组成部分,节能是无线传感器网络路由协议设计所要解决的首要问题.重点深入分析了低功耗路由协议LEACH和PEGASIS,总结了它们各自的优缺点,同时简单介绍了其他几种典型的路由协议,并对所述路由协议进行了综合对比,最后,总结了路由协议能量优化的方法.     

无线传感器网络中基于移动代理的自适应数据融合路由算法

该文提出在无线传感器网络中基于移动代理的自适应数据融合路由(AFMR)算法,解决移动代理如何以能量有效的方式融合、收集相关性数据的问题。该算法综合考虑了移动代理在路由过程中传输能量和融合能量的消耗,并根据数据融合算法的能量开销和节能增益,对移动代理迁移到各节点时是否执行数据融合操作进行自适应调整,以达到在各种不同的应用场景中优化移动代理能量开销的目的。通过仿真验证了在无线传感器网络的各种相关性数据收集的应用环境中,AFMR算法在节省能量方面比现有TSP和FMR的移动代理路由算法更加有效。     

无线传感器网络中增加协作传输及其能量效率研究

该文研究了无线传感器网络中增加协作传输及其能量效率,解决了何时协作和协作的能效两个关键问题。导出了直接传输与协作传输的能效表达式,讨论了主要参数对协作传输性能的影响。仿真结果表明：当通信距离大于门限距离时,增加协作传输的能效优于直接传输的能效;通过优化所选中继节点的位置或调制阶数可以提高能效。     

一种分簇无线传感器网络中的分布式信源编码算法

针对密集型无线传感器网络中信息存在大量冗余的问题,该文提出了一种适用于分簇无线传感网络的分布式信源编码算法。该算法以边信息作为初始参考信源,利用信源间的相关性来决定各信源的编码顺序和参考信源,然后由各信源相对于参考信源进行相关编码,接收端则根据编码顺序和参考信源进行相关译码。该文同时针对模值编码的方式,给出了一种低复杂度的译码算法。理论分析和仿真结果表明,将该算法应用于分簇路由协议中可以有效地降低节点的发送比特数,从而降低网络的能耗以延长网络寿命。     

无线传感器网络基于多元簇首的分簇数据收集算法

为了提高数据收集可靠性和延长网络生命周期,该文提出基于多元簇首的分簇数据收集算法。算法将网络划分为大小相等的栅格,由每个栅格中的节点各自构成一个簇,根据节点失效概率从每个栅格中选出多个簇首,并由同一栅格中的多个簇首协作完成栅格中节点的数据收集任务。此外,算法还采取了一些降低能量开销的措施。仿真实验结果表明,与现有相关算法相比,该算法具有较高的数据收集可靠性,并能够显著延长网络生命周期。     

无线传感器网络能量有效时间同步算法研究

针对无线传感器网络中随着节点数目增多,传统的参考广播同步算法网络开销非常大的问题,该文提出一种能量有效的参考广播同步算法。该算法首先只对不相邻的两个接收节点在多个参考广播消息的条件下求平均相位偏差,并且对计算得出的相位偏差进行最大后验估计;其次采用最小二乘线性回归方法周期性地拟合时钟偏移,完成同步过程。仿真结果表明,能量有效的参考广播同步算法在同步精度方面有所改进的同时,有效减少了无线传感器网络的能量消耗。     

基于准格型策略的无线传感网协作覆盖算法

该文提出了一种基于准格型策略的无线传感网协作覆盖QGCC(Quasi-Grid based Cooperative Coverage)算法,通过在随机分布节点中构造准格型结构并结合协作感测模型,减少活动节点数量,延长覆盖周期。QGCC设计了低复杂度的分布式虚拟网格确定方法及能量高效的节点调度策略,定义了不规则度指标以分析网络的不规则程度对覆盖性能的影响。仿真实验表明,相比于参照算法,QGCC能够较大程度地减少活动节点的数量,大幅延长网络的覆盖周期;此外,该算法的覆盖周期和节点密度具有近似线性的关系,且比参考算法具有更大的斜率,说明其对冗余节点具有更高的利用效率。     

无线传感器网络中基于移动代理的信息驱动的多分辨率算法研究

该文提出了一种适用于无线传感器网络的基于移动代理的信息驱动的多分辨率(MAIDM)算法,以提高目标跟踪过程中数据处理的精度和容错性,并满足无线传感器网络对节能方面的要求。该文在以簇为逻辑结构的无线传感器网络中,移动代理根据各节点信息贡献量的估计,使用多分辨率算法收集、处理节点数据,并根据移动代理迁移路径上节点信息贡献量的最大值,动态决定其携带的数据量,以达到在节省能量的同时,提高跟踪的精度和容错性。仿真验证了MAIDM算法在精度和容错性方面比IDSQ算法有很大的提高,在节省能量方面比MA-CSIP算法更加有效。     

一种无线传感器网络中目标跟踪的自适应节点调度算法

在无线传感器网络目标跟踪的过程中进行节点调度,可以综合考虑跟踪误差和能量消耗,延长传感器网络的使用寿命。为了综合考虑节点调度的短期和长远损失,该文将问题建模为部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP)以得到更优的调度策略,并提出一种近似求解算法C-QMDP。该算法利用马尔科夫链蒙特卡洛方法(MCMC)推导连续状态空间的置信状态的转移,并计算瞬时代价。使用状态离散化方法,基于马尔科夫决策过程(MDP)值迭代求解未来代价的近似值。仿真结果表明,相比现有POMDP近似算法,该文算法既可以降低跟踪过程中的累积损失,又可以将大量运算进行离线计算,减小了在线决策时的计算量。     

An Energy-efficient Clusterhead Assignment Scheme for Hierarchical Wireless Sensor Networks

We study the problem of assigning clusterheads in a hierarchical Wireless Sensor Network (WSN). That is, for a given hierarchical WSN, how many clusterhead nodes we should assign, and how to geographically allocate these clusterheads. Since an assignment scheme optimizing all factors is impossible, we will focus on the crucial issue of energy efficiency of the WSN. Because it is mostly true that the nodes of WSN are powered by batteries, power saving is an especially important consideration in WSN architecture design. We will propose a hierarchical WSN architecture toward the end of saving energy of both sensor nodes and clusterheads. Using analytical result, experiments are conducted in which realistic scenarios are simulated.

一种基于ID的传感器网络密钥管理方案

对偶密钥的建立是无线传感器网络的安全基础,它使得节点之间能够进行安全通信。但是由于节点资源的限制,传统的密钥管理方法在传感器网络中并不适用。在分析了现有密钥预分配协议的前提下,该文提出一种新的基于ID的密钥预分配协议。此协议用计算和比较散列值的方式替代广播方式协商密钥,减少了传感器节点大量的通信消耗。然后,分析了所提出方案的安全性、通信量和计算量,并和已有协议进行了比较。结果表明本文的方法不仅能保证安全性,而且节约了大量通信资源。