卫星物联网中基于能量感知的自适应节能路由策略

随着5G技术的发展和6G技术的研究,低轨卫星网络在卫星物联网中的地位越发重要,而作为网络核心技术的路由策略仍面临一些挑战。本文针对低轨卫星网络拓扑结构动态变化、链路的不连续性、卫星能量供应受限等问题,为了及时感知星间链路状态和卫星的能量并选择正确的路由,将卫星物联网中的路由选择问题转化为马尔可夫决策过程下的最优策略问题,提出一种基于Dueling DQN(Dueling Deep Q Network)的自适应节能路由算法。该算法通过改进DQN中神经网络的架构,大幅度地提升了学习的效果。仿真结果表明,与传统的DQN算法相比,该算法能有效降低系统能耗,均衡网络负载,提高网络吞吐量。

异构计算系统中能量感知利润最大化在线算法

异构计算系统中的任务调度仅以能耗优化为目标,往往会忽略最大完工时间带来的负面影响。此外,庞大的机器与任务数量为调度决策带来了极大的时间成本。以异构计算系统管理者单位时间收益最大化为目标,建立了考虑任务包的能量感知利润最大化问题模型,并为之设计了一种高效的在线算法。每到达一个用户,该在线算法能够通过系统当前状态构造多个线性方程组,并求得利润最大的解,即当前用户提交任务的分配策略。同时计算了该算法的运行时间复杂度为O(nm 4)。通过与另外两种常用算法进行对比,提出的在线算法能够在多项式时间内,得到目标值拟最优的调度方案。

能量感知的点云视频流传输与边缘卸载联合优化

针对点云视频流媒体传输需要调度各类计算和传输资源,而现有工作较少考虑终端显示设备的计算任务带来的能耗问题,提出了一种移动边缘计算辅助的点云视频流传输方案,根据接入带宽和点云视频内容将部分计算任务从终端卸载到边缘完成。该方案建立了一个联合优化模型,在网络资源、终端和边缘算力资源的约束下,最大化用户观看体验收益并最小化终端设备能耗。实验表明,相比于对比方案,所提方案在不同条件下均可提升用户观看质量并降低终端设备能耗。

一种能量感知的认知无线网络路由算法

为解决认知无线电网络有限的能量资源对全网路由的影响,提出了一种网络节点能量感知的路由算法EARP(Energy Aware Routing Protocol)。该算法允许根据单个节点的能耗和全路径从不同传输路径的相邻节点中选择路由。文章设计了路由维护策略,以防止链路传输过程由于能量耗尽引起路径中断。在相同的实验环境下,通过与LEACH路由协议进行仿真实验。结果表明,提出的EARP可以明显地平衡负载,保护低能量节点,延长网络生存时间,降低数据传输的丢包率和包延迟,可以提高传感节点的能耗,提供路由能力。

无线网络中高效能量感知的路由分配算法

在无线网络中,由于传输过程会产生能耗,当部分节点能量耗尽时,网络的有效生命周期可能受到显著影响。鉴于此,文章研究了一种高效能量感知的路由分配算法,构建了一个无线网络传感器节点的能耗模型,该模型综合考虑了计算能耗、感知能耗、发射数据能耗和接收数据能耗4个关键方面。在进行无线网络路由分配时,充分权衡了有限的传输资源与延长网络有效生命周期的迫切需求。并基于上述能耗模型,设计了一种能效最大化的路由分配算法。测试结果表明,采用该算法的网络节点在运行至第400个周期时,平均剩余能量才降至零,这意味着设计的路由算法能够显著延长网络生存时间,并展现出卓越的传输性能。

基于动态能量感知的移动云计算任务调度模型

传统云计算任务调度忽略了对总完成时间和总能耗目标的加权,导致任务调度的负载均衡性较差。为此,设计基于动态能量感知的移动云计算任务调度模型。将任务调度总完成时间和总能耗作为加权优化目标,引入基于能量感知的多适应度动态遗传算法,求解数学模型。通过遗传算子与再选择策略的相互协作获得新优势种群,并对其更新,寻找最佳移动云计算任务调度结果。实验结果显示,该模型的移动云计算任务调度总完成时间和总能耗较低,具有较好调度效果;负载均衡性良好,可适用于大规模移动云计算任务调度。

EADEEG:能量感知的无线传感器网络数据收集协议

提出了一种基于簇结构的无线传感器网络数据收集协议EADEEG(an energy-aware data gathering protocol for wireless sensor networks).EADEEG通过最小化网络通信开销以及良好的能量负载平衡方法,可以有效地延长网络寿命.与以前的相关研究相比,EADEEG采用了一种全新的簇头竞争参数,能够更好地解决节点能量异构问题.此外,EADEEG也采用了一种简单而有效的簇内节点调度算法,通过控制活动节点的密度,可以在不增加额外控制开销的条件下关闭冗余节点并保证覆盖要求,因此可以进一步延长网络寿命.模拟实验证明,在节点初始能量同构和异构两种情况下,EADEEG协议都能够满足用户对覆盖率的要求,并在网络寿命上大幅度优于LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy),PEGASIS(power-efficient gathering in sensor information systems)和DEEG(distributed energy-efficient data gathering and aggregation protocol)协议.

无线Ad Hoc网络能量感知地理路由协议研究进展

无线Ad Hoc网络(以下简称为Ad Hoc网络)能量感知地理路由协议深度影响网络性能,具有降低网络能量消耗、延长网络寿命等功效,受到越来越多的关注.系统阐述了Ad Hoc网络能量感知地理路由协议的研究进展.首先介绍了Ad Hoc网络地理路由,进而详细概述了能量感知地理路由协议形成的背景、度量指标、节点选择规则、研究意义及分类;然后,详细介绍了典型能量感知地理路由协议,并从多角度对其进行了归纳总结与比较;最后,阐述了能量感知地理路由协议研究存在的问题,指出了未来需要研究的内容,并在此基础上进行总结.

一种能量感知的无线传感网拓扑控制算法

为不平衡能量分布的异构无线传感网构建一种拓扑控制算法EADCA。在该算法中,每个节点根据自己的剩余能量和邻居节点的平均剩余能量计算簇头声明报文发送的理论时刻;在该理论时刻,没收到任何簇头声明报文的节点成为簇头,该簇头广播簇头声明报文;收到簇头声明报文的节点成为普通节点并放弃发送簇头声明报文。同时,该算法在簇头竞争过程中使用经验数据,并对孤立节点和能量过低节点进行休眠。仿真结果表明,EADCA能够延长网络生命周期,有效控制簇头分布密度。

基于能量感知的无线传感器网络路由协议

针对当前无线传感器网络路由协议存在丢包率高、能耗大等缺陷,提出一种基于能量感知的无线传感器路由协议。在建立数据转发路由的过程中,引入节点能量感知机制,选择剩余能量较大的节点作为下一跳节点,防止剩余能量较小的节点参与路由构建;在节点工作的过程中,引入周期、异步工作/休眠机制节约节点的能量开销。采用仿真对比实验对路由协议的性能进行测试,实验结果表明,该协议减少了网络数据转发的丢包率,提高了器节点的能耗。

基于能量感知的AODV路由协议

AODV协议是基于最小跳数的,而没有考虑节点的剩余能量,这就容易使某些节点过早的死亡。针对这一问题,结合能量有效路由,提出了一种基于能量感知的AODV协议(AODV-EA)。新考虑了节点的剩余能量,在路由建立过程中,中间节点转发路由请求RREQ时,延迟一个与能量成反比的时间,这就最大可能地选择了路径中节点能量大的路径。仿真结果表明:改进的协议与原协议相比,推迟了节点的死亡时间,降低了丢包率。

认知视角下能量感知的ZigBee网络树型路由优化算法

为解决ZigBee Cluster-Tree路由算法路径选择不优的问题,提出了一种能量感知的ZigBee树型路由EZTR(Energy-Aware ZigBee tree routing)算法.该算法利用每个节点感知的地址信息,按照ZigBee网络树型结构计算下一跳邻居节点到目的节点之间的跳数可避免网络的环路效应,通过引入认知概念,在跳数集合中选出最短路径以降低跳数.在ZigBee网络节点能量的感知过程中,当所选路径存在低能量节点时,及时启用备用节点,从而避免节点因能量过度消耗成为失效节点.NS2(Network simulator version 2)仿真实验表明,EZTR算法可提高网络分组递交率,有效减少节点转发跳数和平均网络延时,减小网络整体能耗,为提高网络的实时性和延长网络生命周期提供理论支持.

基于能量感知的移动低占空比机会网络纠删编码算法

低占空比(low-duty-cycle,简称LDC)技术是当前延长无线传感器网络生命周期的最关键技术,为了有效延长机会网络生命周期,将低占空比技术引入机会网络,形成LDC机会网络.但是,现有机会网络路由算法不能很好地适应LDC环境,其性能会大幅度下降.为了解决该问题,提出一种基于能量感知的移动低占空比机会网络纠删编码算法E-EC.仿真实验结果表明,与现有的典型机会网络路由算法相比,E-EC算法在延长移动机会网络生命周期以及增加数据传输成功率等方面带来明显的性能提升.

能量感知的GPSR动态路由负载均衡

贪婪周边无状态路由协议(GPSR)在AdHoc和传感器网络中有广泛的应用,GPSR的路由是以距离目的坐标最近的原则进行选路的,容易形成热点路由,从而缩短网络的生存时间。基于对邻居传感器节点的能量感知,提出了有动态负载均衡能力的GPSR路由算法。该算法能够根据网络节点的能量情况动态调整路由。仿真结果表明提出的具有动态路由负载均衡能力的GP-SR算法能有效延长网络的生存时间。

BPEC：无线传感器网络中一种能量感知的分布式分簇算法

无线传感器网络的大面积铺设以及数据融合的需求,促使必须有效地组织网络的拓扑结构,以达到均衡负载、延长网络的生命周期的目标.分簇已被证实是将网络组织成层次相连结构的有效方式.提出了一种新的以邻居节点的平均剩余能量与节点本身的剩余能量的比值作为竞争簇头的主要参数,以节点的"度"作为节点竞争簇头辅助参数的节能分布式分簇算法BPEC.如果执行BPEC算法,整个网络的广播消息量复杂度为O(n),整个网络的时间复杂度为O(1).证明了由BPEC算法产生的簇头集合是一个最大独立集,簇头集合能覆盖网络的所有节点.当节点足够多时,仿真实验结果表明,簇头集合的尺寸大小与理论推导值十分接近.

基于能量感知的无线传感器网络层次型路由协议

为了有效平衡负载,满足大规模网络的需要,提出了一种基于能量感知的无线传感器网络层次型路由协议。该协议基于能量消耗模型,根据节点与基站的距离将网络中的节点划分为不同的层次。每层次内的节点轮流当选负责收集该层内所有节点数据的汇聚节点。汇聚节点的数据逐层转发和聚合,最后传送到剩余能量较大的一个汇聚节点——超节点,由其将数据发送到基站。汇聚节点变迁、超节点变迁机制用于均衡节点能量消耗,延长网络生命周期。NS2仿真结果表明,该协议可以有效节省能量,延长网络生存时间。

基于网格分簇的WSN能量感知路由协议

针对现有无线传感器网络中各节点能量消耗不均的缺陷,提出基于网格的二层分簇方案设计能量感知路由协议,在分簇过程中,利用节点位置信息确定簇的大小,通过簇头节点来实现均匀的网络划分。经过理论分析和仿真实验,对该协议的性能进行验证,并与LEACH协议进行比较。结果表明,该协议能够使网络中各节点较均衡地消耗能量,从而延长整个网络的生命周期。

云计算环境下能量感知的任务调度算法

云计算环境下传统独立任务调度算法容易导致较高资源能耗或较大任务时间跨度.针对该问题,文中提出了两种能量感知的任务调度算法,并利用遗传算法并行化搜索合理调度方案.两种算法在搜索过程中,分别通过能耗时间归一和能耗时间双适应度方法定义适应度函数并进行个体选择.仿真结果表明,与单独考虑时间或能耗相比,这两种算法能够更有效地缩短任务执行时间跨度,降低资源能耗.

一种具有能量感知的多路径Ad hoc路由算法

该文针对无线移动Adhoc网络的动态变化拓扑逻辑,存在单向链路,节点能量有限等特点,提出了一种具有能量感知的多路径路由算法。该算法是一种反应式的基于路径池的多路径路由算法,数据和应答消息的路由根据路由池中路径的性能尺度,即跳数、可靠性和剩余能量以一定的概率分布随机选择。路径的可靠性和剩余能量在数据传输过程中动态更新。仿真结果表明该算法能有效地延长网络的生存时间。

能量感知的无线传感器网络覆盖控制协议

提出了一种与节点位置无关的、能量感知的无线传感器网络覆盖控制协议EACCP(an Energy-Aware Coverage Control Protocol for wireless sensor networks),EACCP采用基于节点分层成簇的思想,根据节点邻居平均能量与自身剩余能量等参数竞选活动节点.理论分析与模拟实验表明EACCP协议不但能够提供高质量的网络覆盖率,而且可以有效地适应于节点能量异构的网络应用场景,并且减少活动节点选取过程中的控制消息开销.