事件驱动的无线传感器网络MAC协议研究

在无线传感器网络中,MAC(medium access control)协议控制着无线信道使用方式和节点共享网络媒体接入,负责为节点的信道资源分配,是保证网络高效通信的重要协议,直接影响网络的整体性能。MAC协议是无线传感器网络领域中的一个广泛研究的问题,然而现有的协议较少是针对保证消息的实时性而设计的。文章结合事件驱动无线传感器网络的特性阐述了事件驱动的无线传感器网络的特点以及设计MAC协议将面临的挑战,对现有的无线传感器网络MAC协议进行了分类,并对现有的具有代表性的MAC协议做了简单的介绍,最后探讨了将来的研究方向。

基于事件驱动的无线传感器网络数据收集协议

为延长网络生存时间,提出一种基于事件驱动的传感器网络数据收集协议。该协议根据自适应评估模型选出簇头,当有兴趣事件发生时,簇内成员节点将收集到的数据传递给簇头,簇头进行数据融合并向sink发送数据收集请求。sink接收到数据请求包后,移动到这个簇头附近开始收集簇内兴趣事件。仿真实验结果证明,该协议能有效降低节点能耗,延长网络寿命。

基于事件驱动的无线传感器网络动态分簇路由算法

为了降低应用于突发事件监测的无线传感器网络的能量消耗,设计实现了一种基于事件驱动的动态分簇路由算法。在人体神经系统工作机制和传感器网络分簇路由协议的基础上,建立了基于人体神经系统的传感器节点模型,提出簇的生存时间和覆盖范围依据事件情况而动态调整,以有效提高数据融合性能,避免冗余分簇。仿真实验结果表明,该算法与TEEN相比消耗的能量更少,可以有效延长网络的生存时间。

事件驱动的无线传感器网络嵌入式操作系统研究

相比于一般的嵌入式系统,无线传感器网络节点对操作系统的能量利用率、实时性和多任务并发等方面提出了更高的要求,针对这些特点,提出了基于事件驱动的无线传感器网络嵌入式实时操作系统;采用分层结构的设计思想,构建内存管理、事件管理和任务管理等模块化的操作系统组件,利用内存控制块动态链表,实现简易高效的内存管理;基于事件驱动和任务优先级,实现系统低功耗和抢占式的任务调度;实验结果表明,系统功耗低,响应速度快,实时性好。

基于事件驱动离散时不变系统的无线传感器网络节能输出反馈控制机制

针对无线传感器网络节能输出控制过程中,受到网络系统时滞性的影响,导致节能控制输出与期望输出之间存在较大控制误差的问题,提出利用事件驱动离散时不变系统研究无线传感器网络节能输出反馈控制机制。根据无线传感器系统的组成结构,针对反馈关联大系统进行建模,通过对系统的时滞项进行状态约束,并结合模糊控制调节规则构造网络节能输出反馈控制函数,以此为基础,通过设计驱动条件和时不变系统的状态空间模型,完成网络节能输出反馈控制机制的研究。仿真对比实验结果表明,所提控制机制的控制输出与期望输出之间的控制相对误差更小,节能效果较好。

无线传感器网络环境下基于事件驱动应用的节能TDMA协议

媒质接入控制是无线传感器网络设计的关键问题之一.由于媒质接入控制协议直接控制着节点无线通信模块的活动,而无线通信模块是传感器节点能量消耗的主要来源,因此MAC协议节能效率的好坏将严重影响网络的性能.基于TDMA的MAC协议具有固有的节能特性,即通过合理的TDMA调度避免传输碰撞以及减少节点空闲监听的时间.本文提出了ED-TDMA协议,一种面向事件驱动的传感器网络应用的TDMA协议.该协议根据当前源节点的数目动态地改变TDMA帧的长度,提高了信道利用率;同时采用位图方式的TDMA调度,极大地减少了TDMA调度的开销,节约了能量.此外,通过引入簇内覆盖的思想,使得簇内的活动节点数目为一常数,同时减少了工作节点的数目,从而延长网络的生命周期,并在一定程度上提高了系统的可伸缩性.实验结果显示,ED-TDMA协议更适用于网络负载较低、节点密度高的无线传感器网络.

事件驱动型无线传感器网络生存期分析

事件驱动型传感器网络在侵扰监测、地震活动监测、动物运动跟踪以及大型设备的状态监测等领域有着巨大的应用前景,但由于其数据传输率不可预知,由此带来的不确定性增大了研究工作的难度。从网络结构与优化冗余节点分布的角度,提出延长事件驱动型传感器网络生存期的能量管理策略。将监测区域的无线传感网络划分成基于正六边形网格的分层结构网络,各层网格内的冗余节点数按最优分布条件由内层向外层依次递减。仿真计算了不同层数和不同ρ值的网络生存周期,并与传感器节点相同但按泊松分布和均匀分布的网络进行了比较,结果表明本文的方法有效的延长了网络的生存期。

温室无线传感器网络监控系统的事件驱动调度器

针对基于无线传感器网络构建的温室环境监控系统的整体性能受时变传输延时、丢包、网络拥塞、延时抖动等不利网络属性的影响,提出一种采用事件驱动机制的反馈调度策略。该反馈调度策略以截止期错失率作为网络服务质量性能评价指标,针对传感器节点和汇聚节点间的数据传输,利用反馈控制技术在线调整各个传感器节点的采样周期,使传感器节点的带宽要求适应网络负载的动态变化,从而保证网络服务质量维持在一定水平;在此基础上,引入新型的事件驱动机制来降低反馈调度策略设计难度和资源消耗。实验表明,该事件驱动反馈调度策略合理、有效并实用。

无线传感器网络中事件驱动数据收集研究进展

无线传感器网络是目前研究的热点,事件驱动数据收集是无线传感器网络中一种重要的信息采集方式。由于节点普遍具有能量水平低、通信能力弱、易损坏等特点,而用户普遍需要网络能长时间稳定工作或尽快获得数据,因此,如何以低能耗、低延迟、高可靠的方式完成事件驱动数据收集是研究的难点。介绍了事件驱动数据收集的概念和特点,对已有的典型事件驱动数据收集协议进行了系统的分析和对比。通过探讨存在的挑战和亟待解决的关键性问题,为下一步更深入的研究指明了方向。

基于事件驱动和最小延迟融合路径的无线传感器网络突发事件监测研究

针对无线传感器网络应用于突发事件监测场景的能量消耗和网络延迟问题,提出了基于事件驱动和最小延迟融合路径的无线传感器网络数据融合算法。其中,动态成簇过程基于事件严重程度,并由其决定簇的生命周期和覆盖范围;融合节点等待时间取决于节点到簇头的跳数和节点的度,通过计算每个节点的融合等待时间,以获取最小延迟融合路径。仿真实验表明,该算法能有效节省能量,且能显著减少网络延迟,为无线传感器网络应用于突发事件监测提供了一种适用的方法。

基于事件驱动和神经网络的无线传感器网络数据融合算法研究

为降低突发事件监测的无线传感器网络(WSN)的能量消耗和数据冗余,设计并实现一种基于事件驱动的动态分簇BP神经网络数据融合算法(EBPDF)。其中动态成簇以及簇头选举过程基于事件严重程度和节点剩余能量,簇的生命周期和簇的覆盖范围根据事件紧急程度和节点剩余能量进行动态调整。同时,为减少网络通信量,将神经网络层次结构与WSN的簇结构相结合,在动态形成的簇结构中应用三层神经网络模型,通过神经网络算法从采集到的大量原始数据中提取出少量特征值,并发送到汇聚节点,从而延长网络生命周期,降低数据传输的冗余度。理论仿真实验证明,与LEACH算法相比,该算法既能有效降低网络通信流量,又能减少节点通信次数。

基于空间相关性的事件驱动无线传感器网络分簇算法

分簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间。针对传感器节点数据的空间相关性,该文提出了一种新的基于空间相关性的事件驱动传感器网络分簇算法。算法根据用户要求的误差门限及结合节点数据的空间相关性马尔可夫模型,将事件感知区域划分成虚拟极坐标等价层。每个等价层选取层内当前剩余能量最大的节点作为簇头,网络通过移动代理收集簇头感知信息,该方法减少了传输数据量,有效节省了网络能量。

一种事件驱动型无线传感器网络目标追踪算法的研究

无线传感器网络节点无论在军用还是民用领域都非常适合进行活动目标的追踪任务。基于现有的常用定位算法的分析与研究,针对所提出方法在实际应用中存在如何提高定位精度与减少网络计算开销的难题,提出一种基于最小二乘二步优化目标定位算法;采用分段低阶曲线拟合法计算目标轨迹并预测目标路径,一种路径模型选择机制保障低阶曲线轨迹的拟合精度并降低计算开销,以及目标意外丢失后的恢复策略。仿真结果表明,改进后的目标跟踪算法改善了目标定位和目标位置预测效果,获得跟踪精度较高、网络计算开销较低的效果。

一种事件驱动型无线传感器网络的分层路由算法

为了降低无线传感器网络在突发事件监测系统中的能量消耗,延长网络生存周期,结合突发事件监测系统的特点,在TEEN协议的基础上进行改进,设计实现了一种基于事件驱动的分层路由算法—TEEN-PE算法。该算法采用先分区再建簇的方式解决了TEEN协议中最优簇首个数难以确定、簇首分布不均匀等问题。同时,在簇形成阶段和簇间通信阶段,综合考虑节点剩余能量以及节点到基站的距离因素,以提高网络在时间上和空间上的通信平衡。该算法能有效降低节点能耗、延长网络生存周期。最后通过NS-2进行仿真,仿真结果显示,TEEN-PE算法在节点存活率以及能耗上要明显优于TEEN协议。

事件驱动型无线传感器网络最小时延路由协议

针对事件驱动型无线传感器网络对时延性能的要求,提出了一种最小时延路由(MDR)协议。该协议利用RTS/CTS消息机制建立路由,避免了复杂的路由算法所带来计算开销,并在此基础上通过控制节点的下一跳可达区域的子区域的数量和对应的后退窗口时间长度来最小化节点的感应数据包到达汇聚节点的时延。实验结果表明:所提路由协议有效提高了事件驱动型传感器网络的时延性能。

基于事件驱动的采煤工作面动态空间无线传感器网络路由协议研究

针对无线传感器网络节点随采煤工作面移动不断动态变化的问题,提出了一种基于事件驱动的动态成簇路由协议。该协议根据节点的剩余能量和事件对节点的刺激程度来选取事件区域内的簇头节点,并引入功率发射等级来确定成簇范围。仿真结果表明,该协议对突发事件区域内信息融合更为合理,数据链路传输速度更快,可有效降低网络能耗。

事件驱动型无线传感器网络MAC协议研究

提出一种应用于事件驱动型无线传感器网络的ED-MAC协议。该协议定义了网络的2种状态(常规态和事件态),为常规态的簇内数据采集和簇头汇报设计了不同的TDMA机制,事件态时采用预约机制对中继转发链路节点进行逐跳预约。实验结果表明:ED-MAC协议相比S-MAC协议具有能耗低、传输延时短的特点。

动态无线传感器反应网络事件驱动定位算法

动态无线传感器反应网络(WSANs)是传统无线传感器网络(WSNs)的衍生物,是由大量资源受限的传感器节点和少量资源不受限的反应节点组成的动态网络,采用无线通信的方式进行通信,具有很强的实用性和应用前景。在充分分析动态WSNs特点的基础上,提出了一种基于接收信号强度指示(RSSI)测距的分布式事件驱动定位算法,并利用OPNET网络仿真软件对所设计的算法进行了仿真验证,结果表明:所设计算法具有较高的定位精度和能效性。

事件驱动无线传感器网络中有效节点的选择方法

事件驱动的无线传感器网络需要对事件状态做出合理的判断以进行处理,本文研究如何选取少量节点参与通信,以较低的能耗代价获取事件状态。文中提出的NSS(Node Supported Selection)算法,首先利用节点之间的空间相关性将事件感知空间划分为若干相关单元,再依据节点支持度选取代表节点参与数据传输。仿真结果表明,该算法只需小比例的节点数就能保证感知精度,且具有较好的可扩展性,能满足多样的应用需求。

事件驱动型无线传感器网络能量监测机制研究

在分析现有无线传感器网络能量监测机制的基础上,针对事件驱动型无线传感器网络,提出EDEMM机制。该机制采用成簇结构,簇成员周期性地监测自身剩余能量,当且仅当能量消耗的幅度较大时才向簇头节点汇报,簇头对簇成员发来的消息进行处理,当簇头融合后的能量超过一定幅度时向汇聚节点汇报。仿真结果表明:EDEMM机制降低了能量消息包的数量,有效地降低了能耗,可以延长网络的使用寿命。