无线传感器网络优化生存时间的动态路由算法

节能和延长网络生存时间是无线传感器网络研究领域的热点问题.该文综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间传输数据的能耗,基于最短路径树算法,通过构造两种不同的权值函数,提出了"比例权值路由算法"(Ratio-W)与"和权值路由算法"(Sum-W).仿真分析表明,所提出的算法可以延长网络生存时间,并使能耗经济有效,比一些已有知名算法更优.

无线传感器网络应用简单Reed-Solomon编码的低能耗和低时延可靠数据收集方案

无线传感器网络的数据链路层和物理层通常采用低功率低数据率的IEEE 802.15.4标准,其节点由能量极为有限的电池供电,且无线链路易丢包,而且在无线传感器网络的一些应用中,需要在给定的时间内将数据汇集到基站,因此,设计一种节能、低时延且可靠的数据收集方案对无线传感器网络的应用极为重要.文中利用Reed-Solomon(RS)编码以提高数据传递可靠性,致力于将能耗、数据收集率、数据收集时延、数据包编码方案整合为一个优化问题;给出了简单RS码字即S-RS码字集合,证明了该码字集合中任何n个码字是线性独立的;详细叙述了基于S-RS码字集合以及段内编码和段间编码的数据收集策略即S-RS数据收集策略的具体步骤;利用概率论推导出了S-RS数据收集策略的总能耗、数据收集率和时延公式,并依此建立了时延和数据收集率约束下的能耗最小化这一优化问题.该优化问题可行解空间很小,可以通过穷举法获得最优解.通过求解该优化问题,节点能够设置最优的数据包编码和重传参数,使得在时延和数据收集率约束下能耗达到最小.数值分析与仿真表明,S-RS数据收集策略能够以较低的能耗达到较高数据收集率和较低时延要求.此外,可以利用导出的总能耗、数据收集率和时延,通过优化S-RS数据收集策略的参数,最大化数据收集率,最小化时延,也可以同时对总能耗、数据收集率和时延中的两者或三者进行优化.

移动台越区次数的概率

在移动通信系统中,移动性管理即位置管理是一个具有挑战性的研究内容。移动台越区漫游规律的研究,对评价各种位置管理策略的代价及性能有着重要意义。通过构造向量马氏过程,利用密度演化方法,我们导出了移动台越区次数的一个概率公式,并用此公式对现行的位置管理策略及指针推进策略的代价进行了研究。

无线传感器网络权衡生存时间与数据分组跳数的分流路由算法

无线传感器网络的节点大多采用电池供电,因而节能对无线传感器网络就显得至关重要。该文提出一种能耗感知的优化网络生存时间的路由算法,称之为分流路由算法(DTRA,Diffluent Traffic Routing Algorithm)。DTRA算法采用一个优化模型以优化每个节点发出的数据比例,从而达到权衡网络生存时间和数据分组跳数。此外,采用一个简单的遗传算法求解该优化问题。仿真结果表明:DTRA算法能显著地提高网络的生存时间,同时将数据分组平均跳数保持在一个较低的水平;在网络生存时间上,DTRA算法比一些已有的知名算法更优。

指针推进移动性管理策略中指针链长度的概率

为了降低移动通信网络中位置跟踪操作的代价 ,指针推进策略被提出 .显然 ,指针链长度的确定对这一策略的有效应用是至为重要的 .已有论文假定移动台在位置区的逗留时间服从指数分布的条件下 ,对指针链的长度进行研究 ,但指数分布的特殊性 ,限制了其研究结果的应用 .本文推广了上述结果 ,研究了移动台在位置区的逗留时间服从一般概率分布的指针推进策略 ,通过构造向量马氏过程 ,利用密度演化方法 ,导出了指针链长度的概率公式 ,这个公式可用于对各种指针推进策略性能的评价 .

IEEE 802.11无线网络的两步指数退避算法

IEEE 802.11标准引入二进制指数退避(Binary Exponential Backoff,BEB)算法以降低节点发送数据包碰撞的概率。然而,BEB存在着不足之处,当数据包碰撞概率较大时,节点的竞争窗口长度会出现振荡,即节点每次发送数据包之前,需要多次加倍扩大竞争窗口长度,而在发送成功之后又把竞争窗口长度缩小到最小值,这个过程反复出现。为了克服竞争窗口振荡问题以增加吞吐量,该文提出两步指数退避(Two-step BEB,TBEB)算法,利用2维马尔可夫链进行建模,导出TBEB算法中节点的退避状态概率分布、平均竞争窗口长度、平均退避次数、每发送一个数据帧所耗时间以及吞吐量等指标,并通过仿真进行验证。通过求解一个简单的优化问题,TBEB可以获得最优竞争窗口长度复位值,使吞吐量达到最优。

带门槛的指针推进移动性管理策略研究

在移动通信系统中 ,移动性管理是一个具有挑战性的研究内容 .目前各国正在使用的移动通信系统大多配置了数据库 HL R( home location register)和 VL R( visitor location register) .由于现行的位置管理策略需要频繁地更新 HL R,系统的效率受到很大的限制 .提出了“带门槛的指针推进”移动性管理策略 ,并与现行策略及普通的“指针推进策略”的代价进行对比 ,得出 :只要选择适当的门槛 ,所提出策略的代价优于现行策略及普通的“指针推进策略”

蜂窝网络中环状搜索移动性管理策略

位置管理是移动通信领域的一个具有挑战性的问题 ,涉及到位置更新和位置查找操作 .在现行蜂窝系统的位置管理策略 (简称“基本策略”)中 ,一旦移动台越区 ,就需要进行位置更新 .由于移动台的越区具有局部性 ,基本策略会造成系统资源的极大浪费 .因此 ,降低位置管理的费用成为移动通信领域的一个研究热点 .该文给出不需要进行位置更新的环状搜索位置管理策略 (简称“环状策略”) ,并推导出搜索位置区平均层数的一个公式 ,然后利用这一公式对基本策略、指针推进策略与环状策略的费用进行了对比研究 ,得出 :在一定条件下 ,环状策略的费用要比基本策略及基本指针推进策略小 .

小区分层依概率寻呼的位置管理策略

位置管理是移动通信领域的一个具有挑战性的问题 ,涉及到位置更新和位置查找操作 .我国及其他国家目前正在使用的个人通信网络中 ,基本的位置管理策略 (简称“基本策略”)的位置查找操作采用的是 ,在整个位置区中同步寻呼移动台 .由于所要寻找的移动台只在由众多小区所组成的位置区内的一个小区中 ,因此 ,“基本策略”会造成系统资源的极大浪费 .本文给出一种对位置区内的小区进行分层 ,按移动台在各层小区的概率从大到小的次序 ,逐层进行寻呼的位置管理策略 (简称“分层策略”) .在假定移动台在各个小区的逗留时间是符合一般概率分布的随机变量的条件下 ,推导出移动台处于各层小区的概率及“分层策略”所需搜索的小区平均个数公式 .证明了“分层策略”的位置管理费用不大于“基本策略”

移动自组网电力及负荷感知的构造最小连通支配集算法

在移动自组网络MANET(Mobile Ad-hoc Networks)中,移动节点之间的通信是多跳(Multi-hop)的,即需要网络中其他节点的参与得以进行,因此,节点之间的通信路径会因为节点的电力耗竭或节点的移动而中断.本文提出了根据移动节点当前电力及通信负荷来选择支配节点的最小连通支配集CDS(Connected Dominating Set)构造算法,这种算法可以减小由移动节点电力耗竭所致的通信路径失效的概率,也可以减少数据包通过各移动节点的延误时间,对设计MANET的高效稳定的路由策略有着重要的应用价值.

按概率分批寻呼的位置管理策略

位置管理是移动通信领域的一个具有挑战性的课题,涉及到位置更新和位置查找操作。在假定移动台的呼入是一个泊松过程,移动台在各个蜂窝的逗留时间是符合一般概率分布的随机变量的条件下,求出了移动台在两次呼入之间从一个蜂窝移动到另一个蜂窝的概率,提出了根据移动台进入到各个蜂窝的概率分批进行寻呼的位置管理策略,证明了这种策略的位置管理费用比一些国家现行移动通信系统的位置管理策略的费用小。

支持WiMAX节点灵活休眠的两阶段可靠多播策略

节能是无线网络的一个重要课题.针对IEEE 802.16e标准第2类节能模型中监听窗口长度固定会导致一些空闲移动站因得不到及时休眠而浪费能量这一不足,该文提出"两阶段可靠多播策略",让基站在第1阶段多播数据包,在第2阶段对第1阶段丢失的数据包进行网络编码并重播.该策略让移动站一旦空闲就进入休眠,实现了时延约束下数据包的可靠传递.仿真试验表明,该策略可以降低能耗,且移动站的占空比、能耗、吞吐率、丢包率等指标均优于传统的重传与确认方案.

基于双层数据仓库的MIS设计研究

文章提出了在MIS设计中构建双层数据仓库的思想,数据仓库的第一层面向即时OLAP,数据仓库的第二层面向长期趋势的OLAP,并给出一个实例说明这种思想的有效性。

移动台自调控的移动性管理策略

在移动通信系统中,移动性管理是一个具有挑战性的研究内容.提出了移动台自调控移动性管理策略:引入一个控制参数m,移动台根据系统的实际查找时间,采用指数平均方法预测下一次查找时间,进而对m进行调节,以平衡系统在位置更新及位置查找方面的费用,提高系统的整体效率.给出了具体的算法,并对这一策略与基本的移动性管理策略及普通的“指针推进策略”的代价进行对比.

带模糊控制的动态指针推进移动性管理策略

移动性管理是移动计算研究领域的一个挑战性课题·提出了一种带模糊控制器的动态指针推进移动性管理策略·这种策略以移动台的移动次数、指针链长度及位置管理的代价作为模糊控制器的输入,指针长度的改变量作为模糊控制器的输出,对指针长度进行动态调整·仿真实验结果表明:当移动台的呼入移动比较低时,这种策略比现行无线移动通信网络的移动性管理策略的性能更优·

基于移动的位置管理策略中最优寻呼研究

位置管理是个人通信网络的一个挑战性问题,用于跟踪移动台,有位置更新与寻呼两个基本操作.在一些知名的位置管理策略中,基于移动的位置管理策略(movement-based location management scheme)具有简单易行的特点:各移动台只需记住所越过的小区边界次数,一旦这个数超过事先定义的一个整数---移动门槛,就进行位置更新操作.在移动台的呼入符合泊松分布,移动台在各个小区的逗留时间符合指数分布的条件下,推导了基于移动的位置管理策略中移动台移动距离的概率分布及平均距离公式,并基于这些概率分布给出了最优顺序寻呼算法.最后,给出数值分析结果,以说明所给出的寻呼策略比其他已有策略更优.

OLTP环境中即时OLAP的实现

本文提出了在联机事务处理(0LTP)环境中,实现即时联机分析处理(up-to-the-second OLAP)的一种方法。

基于交叉流网络编码的节能路由

节能路由是无线自组织网络的一个重要研究课题,对延长网络生存时间极为重要。在传统路由下,多对节点之间通信使用的多条数据传递路径会出现交叉——存在公共节点,这些公共节点因需要转发来自多条交叉路径的数据包而比其它节点消耗更多的能量,从而过早因能量耗竭而失效。为了克服这一能耗不均衡问题,该文提出基于网络编码的节能路由NCBEER(Network Coding Based Energy Efficient Routing),它可捕捉多条路径交叉的机会,让公共节点对所转发的数据包进行编码,然后把编码数据包多播(Multicast)邻居节点,以减少公共节点转发数据包次数从而降低能耗;推导了编码节点使全部接收节点接收到编码数据包所需要的平均多播次数,定义了无线链路的传输代价,并将之作为信源将流量分配给不同路径的依据。仿真试验表明,NCBEER可降低和均衡节点的能耗,且能够延长网络生存时间。

分裂无线传感器网络基于消息摆渡的数据汇集策略

一旦无线传感器网络出现分裂,传统的路由协议就会失效.利用消息摆渡方法,提出一种数据汇集策略将分散在分裂网络中的数据汇集到基站,构造了优化到达基站的单位比特数据时延的数学规划问题,并利用不同的参数对之进行数值试验,分析了摆渡结点的运行速度、结点的内存空间等因素对单位比特数据时延以及数据丢弃率的影响.所提出的数据汇集算法,可应用于因监控范围大难以布置连通网络的场合.

农村地区留守儿童健康成长的“云公益”路径探究

留守儿童是随着农村剩余劳动力向城市大规模流动所产生的社会问题。农村留守儿童家庭结构的稳定性日益受到冲击,父母关怀的长期缺位,使留守儿童出现了多种心理不适症,厌学、轻生、犯罪等现象令人担忧。在当前国情下,充分整合社会资源,调动云公益的优势,用协同创新模式解决农村地区信息不对称、联系途径不畅通的问题,是促进农村地区留守儿童健康成长的有效路径。