基于网络效率的线性无线传感器网络优化部署算法

基于多跳的无线传感器网络,靠近sink的传感器节点因需要转发更多的数据,其能量消耗较多,从而在sink周围形成"能量空洞"。采用更符合实际的单位部署成本的网络寿命,即网络效率作为优化目标。在仅已知网络规模和节点感知半径r的情况下,如何通过有效的节点部署来避免"能量空洞"并使网络效率最大,是一个极具挑战性的研究课题。提出了一种高效节点部署算法,求解出了最优工作节点数、最佳中继节点部署方案、最优节点传输距离。理论分析与模拟实验结果表明,算法不仅能够避免"能量空洞",而且相对于已有均匀与非均匀算法都能有效提高网络效率,因此该算法对构建低成本的无线传感网络应用系统具有重要意义。

一种基于PSO的有效能量空洞避免的无线传感器路由算法

无线传感器网络路由的一个重要问题是如何有效地均衡整个网络的能量消耗水平,避免形成能量空洞,从而导致整个网络过早死亡.基于无线传感器网络特性,首先将路由问题转化为线性规划问题,并证明了路由问题与线性规划问题的等价性.在此基础上,利用粒子群算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)来求解能量空洞避免路由问题.算法重新定义了PSO的粒子、粒子的运算与"飞行"规则,提出了基于PSO的无线传感器路由优化算法.算法不仅能够适用于平面网络,经过稍加改进同样可以适用于层次网络的路由算法.通过理论分析证实了算法的正确性,同时大量的模拟实验证实了算法的有效性.

移动基站无线传感器网络参数的选取优化

针对已有研究只讨论r<<R(即发射半径远小于网络半径)且节点发射功率固定的网络,推广到一般的网络:即r与R可以是任意关系,且节点的发射功率可变,其最大发射半径是最小能量发射半径r的k倍的传感器网络。采用更精确的分析方法,给出使得网络总能量消耗最小,网络寿命最长时的缓冲区位置与能量发射级别参数的选取方法。研究结果表明:传感器节点的能量发射级别可变时,通过选择优化的发射功率,与采用固定功率发射方法相比能够提高网络寿命5倍以上;当采用单跳网络时,缓冲区中心到圆心的距离L=2/3R,网络总能量消耗最小,当L=1/2R时,网络的寿命最长,证明以往研究认为多跳传感器网络最优的缓冲区位置位于L=2^(1/2)/2R处是不准确的,该位置与多个因素相关;综合优化缓冲区位置与节点能量发射功率的方法,可提高网络能量利用效益1个数量级以上。本文的研究结论对优化传感器网络具有较好的指导作用。