低功耗无线传感器网络在电力系统监测中的应用与优化

随着电力系统规模的不断扩大,对其进行实时监控和精细管理变得尤为迫切,而低功耗的无线感知阵列作为高效的监管工具,在电网监管领域得到了广泛应用。文章阐述了WSN技术的工作机制及其在电力系统监管方面的实际应用,分析了电力系统监管的内在需求,对比了传统监管手段的不足,探讨了如何布署低功耗的WSN,以及如何从中采集数据、进行传输,实现实时监控与精准故障诊断,并提出了一套针对低功耗WSN的性能提升方案。

物联网中的低功耗有损网络路由协议

物联网的迅速发展带动了传感器网络研究领域的探索与前进。IETF制定的低功耗有损网络路由协议(RPL)在传感器网络中扮演着重要角色。文章对RPL的工作原理进行了介绍,并对RPL所面临的问题及当前的研究热点进行了深入分析,并在此基础上进一步探讨了RPL协议的安全问题。

一种低功耗的6Lo WPAN网络动态路由协议

低功耗是设计和组建无线传感器网络时需要考虑的首要因素.目前提出6LoWPAN动态路由协议大多属于Ad_hoc路由协议的简化版,若要很好地满足低功耗的要求,尚需进一步的研究和改进,为此,文中提出了一种低功耗的路由协议,并且已在实际设备中试用,获得了较好的效果.

低功耗有损网络路由协议的组网优化算法研究

低功耗有损网络路由协议(Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks,RPL)在路由构建阶段的收敛时间过长,控制消息在根节点附近汇集,导致近根节点发生拥塞。提出一种RPL路由协议的组网优化算法,其中包括“跨节点聚合DAO”和“自适应DAO定时器”两个机制。机制一通过跨节点聚合直接子节点的DAO(Destination Advertisement Object)消息,降低向根节点发送的DAO消息数量,同时,减少路由构建的收敛时间,机制二通过自适应的DAO定时器控制等待聚合的时间,在不增加额外时间的情况下,降低路由构建初期父节点的切换产生的网络的不稳定性。实验结果表明,优化后的RPL路由协议存储模式的路由构建过程要优于现有RPL路由协议,路由构建时间和控制开销均得到明显降低。

低功耗有损网络中的能量均衡高效路由协议

在根据路径瓶颈节点寿命选择最优父节点的低功耗有损网络路由协议(RPL)中,待加入节点未考虑其他节点产生的流量对父节点产生的影响,且在节点加入网络后会导致路径瓶颈节点发生变化。针对上述问题,提出一种基于能量均衡的RPL高效路由算法(EBHE-RPL)。在节点加入网络之前,采用目的地通告确认消息分类发送机制减少父节点发送的控制包数量,并通过父节点流量累计机制使计算出的瓶颈节点寿命值与实际值更接近,从而使待加入节点能更准确地确定最优父节点。在节点加入网络后,采用路径瓶颈节点再预估机制,避免后续节点误选瓶颈节点的情况。仿真结果表明,与RPL和EB-RPL算法相比,EBHE-RPL在延长网络生存时间、均衡网络能量方面性能较好。

物联网技术下低功耗传感器网络协议优化研究

本文聚焦通信工程领域的物联网技术,深入探究低功耗传感器网络协议的优化策略。传感器网络是物联网不可或缺的组成部分,其能效与可靠性的高低直接关系到整个系统的性能表现。鉴于传统网络协议难以胜任低功耗、高可靠的需求,针对性的优化设计势在必行。本文从节能路由、数据融合、休眠调度等几个角度切入,提出一套完善的协议优化方案。通过严谨的理论分析与仿真实验,证明了该方案的可行性与优越性,可为低功耗传感器网络的实际部署提供有力参考。

低功耗有损网络RPL目标函数研究综述

低功耗有损网络(Low-power and Lossy Network, LLN)的RPL(无线传感网络)路由协议因其适用资源受限的网络而受到关注。为了研究如何通过优化目标函数(Objective Function,OF)提高资源利用率,回顾和梳理近几年相关文献中提出的设计方案,从路由度量的角度归纳了两类优化思路,并论述了不同方案的优势与不足之处。研究结果显示,尽管多数针对路由指标的优化可以改善网络质量,均衡能耗,但存在性能指标检测不全、受到环境约束、可拓展性低等问题。针对以上问题,总结了三个无线传感网络路由优化方面值得被关注的要点,期望能为该领域的研究人员提供优化思路。

低功耗有损网络安全路由协议研究综述

随着物联网不断飞速发展,低功耗有损网络(LLN)的研究与应用成为一种发展趋势。首先,介绍了6LoWPAN与低功耗有损网络路由协议(RPL)的基本原理和结构;其次,总结了LLN中RPL所面对的主要安全威胁以及应对方法,根据协议所采用的不同策略进行归纳、分类和比较;然后,对国内外已有安全RPL研究情况进行了介绍和分析,同时对现有安全威胁和解决方案进行了总结;最后,提出了在大规模、移动性、自组织、低功耗的RPL中需要进一步研究的安全问题和发展趋势。

低功耗有损网络路由协议研究

随着物联网的发展,低功耗有损网络拥有了广泛的应用场景.低功耗有损网络具有有损性和不稳定性,传统路由协议难以应用于低功耗有损网络,IETF针对这一问题提出了基于IPv6架构的RPL路由协议.对RPL路由协议的相关术语和协议原理进行了研究,并对RPL路由协议在节点静止环境和节点移动环境的性能进行了仿真分析.实验结果表明,相对于节点位置固定的静止环境,RPL路由协议在节点移动环境中网络平均寿命较短.

能量均衡的低功耗有损网络路由协议

针对目前低功耗有损网络路由协议(RPL)中存在节点能耗不均衡、网络生存时间短以及网络后期父节点状态信息更新不及时的问题,提出一种带有电量估算策略的能量均衡RPL(EB-RPL)。首先,构造了一种复合期望传输次数和节点剩余能量的路由度量,通过机制设计使节点在不同时期能自适应地调整网络拓扑;然后,设计了一种基于能量消耗速率的父节点电量估算策略,在不增加额外控制包开销的同时,子节点可以计算父节点电量,作出正确的路由决策;最后,通过实验对比分析了EB-RPL的性能。仿真结果显示,与RPL相比,EB-RPL显著降低了同级节点间功率标准差,并且在不同发包频率和网络规模中,分别平均延长了29.4%和39.4%的平均网络生存时间。EB-RPL能够有效实现能量均衡、显著延长网络生存时间。

低功耗广域网LoRa技术进展与研究挑战

物联网的快速发展催生了大量新型的应用模式和互联生态,推动了产业数字化和智能化发展.物联网通过连接传感器、可穿戴设备、智能表计等低数据率、低功耗终端,赋予大量普通设备计算和联网的能力.随着应用场景和系统规模的扩展,传统无线技术难以适应物联网大规模、低功耗、远距离的设备组网要求.如何降低设备接入门槛、实现设备低功耗远距离连接,是当前物联网面临的重要挑战.LoRa(Long Range)作为一种代表性的低功耗广域网技术,有效解决了低功耗设备远距离连接问题,已成为物联网的核心支撑技术.然而LoRa在规模化应用中仍面临以下三方面重要挑战:(1)大规模连接场景高并发传输导致信号冲突,设备并发接入困难;(2)远距离无线链路信号衰减剧烈,弱信号可靠传输困难;(3)物联网共享信道异构协议干扰问题突出,广域异构共存困难.本文概述了现阶段低功耗广域物联网技术研究进展,重点阐述现有技术在实际应用场景中面临的三方面研究挑战及对应的技术方案.针对高并发冲突问题,现有研究提出冲突避免和并发解码方法;针对弱信号问题,现有研究在弱信号增强传输和接收端解码优化两个方面展开探索;针对异构协议竞争问题,现有研究设计了多种设计跨协议通信机制.本文综述了LoRa低功耗广域网最新相关研究,分析现有工作的创新点和局限性,并指出了低功耗广域网未来研究和发展的方向.

基于低功耗有损网络路由协议的多路由度量评估算法

针对缺乏科学合理的低功耗有损网络路由协议多路由度量评估方法,无法选择合适的下一跳,影响网络性能等问题,本文提出一种基于组合赋权法和逼近理想解排序法的多路由度量评估算法。该算法通过构建邻居节点各路由度量的初始判断矩阵,设计基于线性加权的复合目标函数,设计兼顾主客观因素的组合赋权算法确定复合目标函数中各路由度量的权重,并采用逼近理想解排序法确定下一跳节点等机制,有效地解决了上述问题。理论分析证明了该多路由度量评估算法的有效性和可靠性,仿真实验结果显示该算法在网络寿命,时延等方面均优于低功耗有损网络路由算法及其相关改进算法。

基于ZigBee的低功耗无线传感器网络改进协议

如何降低无线传感器网络(WSNs)节点的能耗来延长网络寿命是非常重要的,无线网路的性能主要取决于MAC协议,若要降低节点能耗,合理的设计与改进MAC协议就成为一个关键性问题。主要介绍了无线传感器网络中的ZigBee技术发展与应用,针对相关能耗问题,将延迟测量时间同步(DMTS)算法融入到ZigBee网络中,同时引入了基于S-MAC协议机制的周期性侦听/睡眠、碰撞避免等措施对协议进行改进,通过仿真与基本协议进行比较。仿真结果表明:改进的协议能够有效降低网络节点能耗。

低能耗无线传感器网络路由协议研究

针对LEACH协议生成非均匀的簇造成能量损耗的问题,以降低能量损耗为研究目的,结合PEGASIS协议的特点,从选择簇首节点、形成簇、簇间路由等方面对LEACH协议进行了改进。经过理论分析和仿真实验,对该协议的性能进行测试,并使用对比的方法,与LEACH协议进行比较。仿真实验结果表明,该路由协议的设计使各节点较均衡地消耗能量,节点生存时间更长,延长了整个无线传感器网络的生命周期。

无线传感器网络低功耗自适应分簇协议

低功耗自适应分簇(LEACH)协议随机循环地选择群首节点将网络能耗平均分配到每个传感器节点中,但并没有考虑每个节点的剩余能量。为了避免能量较少节点因为当选为群首较快消耗能量而过早死亡,提出了一种LEACH-New节能算法,根据能量概率选取剩余能量较多的节点作为群首并确定最佳群首个数,群首收集数据并融合后采用单跳和多跳相结合的方式将数据转发给基站。这样解决了LEACH协议能量较少节点当选为群首和群首负载过重的问题,从而延长网络生存时间。仿真结果表明,改进后算法有效地减少了网络能量消耗,保证了网络负载的平衡。

THO-MAC:一种两跳优化的低延迟低功耗无线传感器网络介质访问控制协议

功耗与延迟是无线传感器网络介质访问控制协议设计首要考虑的两个问题。提出了一种新的传感器网络低延迟、低功耗、接收节点初始化异步介质访问控制协议——THO-MAC协议。通过准确预测接收节点的唤醒时间,THO-MAC协议调度发送节点侦听信道,从而减少发送节点空闲侦听能量浪费。THOMAC协议在发送节点两跳转发节点集中选择使报文两跳转发延迟最小的转发节点,从而降低报文传输延迟。使用NS2模拟器对THO-MAC协议进行了详细模拟。模拟结果显示,与RI-MAC和Any-MAC协议相比,THOMAC协议可以减少35.5%和18%的报文传输延迟,同时节省23.5%和15.5%的节点功耗。

大规模输电线路状态监测传感器网络的周期性低功耗通信技术方案

为了实现输电线路监测的功耗低、寿命长、绿色发展的目的,提出大规模输电线路状态监测传感器网络周期性低功耗通信技术方案。依据网络中传感器网络组网特征以及节点运行状态转换特点,设置睡眠定时器,以周期性运行方式使传感器网络通信节点在初始化、睡眠、激活状态间转换,通信节点在输电线路状态监测数据无传递需求时进入睡眠状态,节省通信功耗;传感器网络汇聚(sink)节点利用梯度创建上行路由,通过源路由的方式创建下行路由,以跳数和剩余能量为依据进行上、下行路由数据分组传递,降低节点功耗,延长通信运行时间。实验显示,大规模输电线路状态监测传感器网络应用该技术方案后,通信功耗明显降低,运行时间明显延长,且不会影响监测传感器网络的数据传输性能,延长了监测传感器网络的使用寿命。

无线Ad-hoc网络中考虑功耗的QoS路由协议

提出了一个有节点功耗限制的QoS(保证传输带宽、传输延迟)路由协议.对网络吞吐量、端到端延迟和丢包率进行了仿真,结果表明提出的方案有较好的性能.

用于片上网络的高速低功耗多轨协议异步通信通道

针对传统片上网络中的通信通道功耗大、吞吐量低的缺点,提出一种用于片上网络的高速低功耗多轨协议异步通信通道,其具有检测完成自恢复的功能.每一级通道单元通过自动检测输出端的信号控制电路正常工作,加入门限门使整个通道单元延时不敏感,低延迟传输模块使前向传输延迟减少为1.5倍门延迟,1/4码的编码方式使电路功耗大大降低.在不同工艺模型和不同温度下对电路的性能和功耗进行仿真测试,结果表明,该通道单元最快可以在2.64 GHz的频率下工作,平均动态功耗为1.252 mW,可以满足高速低功耗的片上网络应用.

无线传感器网络的智能低功耗侦听协议

无线传感器网络MAC层协议低功耗侦听(LPL)使用较长的前导码,在密集部署的无线传感器网络中造成较大的"串音"开销。提出一种智能低功耗侦听协议(SLPL),通过在前导码中嵌入目的地址和前导码长度索引,能有效降低非目的节点的串音开销,减少目的节点的接收开销。理论分析和部署测试表明SLPL的能效比LPL有显著提高,同时测试显示SLPL功耗小于X-MAC协议。