井下无线传感器网络AODV和DSDV协议的仿真对比

通过分析当前煤矿安全监测无线传感器网络的路由特点及其对应的掘进工作面典型的系统方案,比较当前无线传感网络中比较经典的AODV和DSDV路由协议,为了考察这两种路由协议在矿井下的性能,使用NS2网络仿真软件的Shad-owing模式,选取包成功投递端到端的平均延时、包成功投递率、路由协议负载这三个衡量指标对AODV与DSDV路由协议进行了性能评估,研究结果表明在节点相对少的掘进巷道场景下DSDV协议表现出较好的特点和很好的鲁棒性,为满足井下实时监测网络的应用需求提供一种方案。

LSDR-ALOHA-Q:基于强化学习适用于大范围远距离的水下无线传感器网络MAC协议

随着对海洋开发需求的日益增长,水下无线传感器网络成为研究的热点。但由于水下环境信道可用带宽有限,传输速度和传播速度都慢,多普勒效应和多径效应严重等众多不利因素,导致水下网络性能低下。这主要是因为缺少在大范围远距离的水下网络中表现良好的媒体访问控制协议(MAC协议)。提出的LSDR-ALOHA-Q协议以ALOHA-Q协议为基础,该协议采用加入强化学习的方法,以提高信道利用率,同时结合强化学习使得该协议能够适应多变和复杂的水下环境。提出的LSDR-ALOHA-Q协议包括对时隙和帧结构的改造,使其更适合于大范围网络,通过优化时隙数,主动寻找空间复用的机会来增加信道利用率,同时通过提出一个新的退避算法来避免因为优化时隙数量而带来的Q-learning可能无法收敛的问题,即可能存在节点一直无法找到无冲突发送时间的问题。仿真表明当LSDR-ALOHA-Q协议被应用到大规模远距离的网络时可以显著提升信道利用率,同时降低冲突率和平均端到端时延。

无线传感器网络LEACH协议的改进

为提高经典LEACH路由协议的功能表现,解决因选取过程中簇头节点过于集中带来的相关问题,对LEACH协议中簇首的选取以及簇首到基站的通信进行优化。从原理上详细分析LEACH的算法原理,并在此基础上提出改进的LEACH路由算法。改进算法在簇首选取过程中考虑节点的剩余能量和空间位置,在数据稳定传输阶段采用多跳方式传递数据。通过MATLAB进行仿真实验,结果显示改进后的LEACH算法有助于减少节点的能量消耗,延长了网络节点的生命周期。

基于模糊逻辑的水下光传感器网络机会式路由协议

水下无线光传感器网络相比传统声传感器网络具有高带宽、低时延等显著优势,是实现水空跨域通信中水下数据高速实时传输的研究热点。但由于水下光节点的传输易受阻挡且节点需要指向对准等问题,传统水下传感器网络路由协议不可避免地会出现路由空洞和冗余数据传输情况。针对上述问题,文中提出了一种基于模糊逻辑的水下无线光传感器网络机会式路由协议。首先,提出基于模糊逻辑系统的水下光信道链路评价算法,结合水下复杂通信环境建模,设计了路由度量指标的多因素融合评估;然后,基于实时链路评估数据设计节点,数据转发概率和数据包保持时间的动态设定机制;最后,提出基于概率性的冗余抑制转发算法。仿真结果表明,在典型海洋通信环境下,所提路由协议可有效提高传输效率及减少端到端时延,具有良好的网络动态适应性。

无线微震传感器网络高精度时间同步技术研究

时间同步技术作为无线微震传感器网络的核心技术之一,是网络协调运行的关键。首先研究了无线传感器网络时间同步原理及影响同步精度的因素;其次研究了经典无线时间同步协的实现方法;然后仿真对比了传感器网络时间同步协议(Timing-sync Protocol for Sensor Networks,TPSN)和泛洪式时间同步协议(Flooding Time Synchronization Protocol,FTSP)的同步精度;再针对FTSP协议的不足提出一种改进的G-FTSP协议,能有效提高无线传感器网络时间同步精度;最后估算由时间同步误差造成的微震震源定位误差,验证G-FTSP协议满足实际生产需求。

铁路沿线线型无线传感器网络高效路由协议

为防止网络“热区”现象,针对铁路沿线无线传感器网络多呈线型分布的结构特点,提出一种基于服务质量的能耗均衡分簇路由协议(ECRPQ)。首先,部署网络节点,计算节点能量消耗,建立能耗均衡的非均匀节点部署模型并进行网络分簇。然后,设计路由协议,在簇首选举时引入节点动态剩余能量和节点担任簇首轮次的影响因素,在通信阶段采用TDMA机制和CDMA机制相结合的方式,在进行时间同步校准时严格保证簇内节点时间同步。最后,通过MATLAB进行仿真实验,从网络生命周期、网络吞吐量和节点平均时延3个方面将ECRPQ与LEACH、LEACH-C这2种经典协议进行对比。结果表明:当网络节点总数为200个时,ECRPQ的网络生命周期明显更长,达到600 s;ECRPQ的网络吞吐量更大,分别比LEACH和LEACH-C提高128.7%和84.6%;ECRPQ的节点平均时延更低,分别比LEACH和LEACH-C降低52.8%和43.2%。

智能配电通信无线传感器网络工程研究

为了提升智能配电通信无线传感器运行效果,通过对无线传感器网络Qo S需求的简单分析,进而设计了智能电网无线传感器网络跨层协议栈,然后以此为基础,设计了一款基于Qo S-CLR算法的无线传感器网络路由通信协议。通过模拟分析可以发现,基于Qo S算法的无线传感器网络协议性能远高于LHEED算法,因而可将基于Qo S算法的无线传感器网络协议大规模推广到智能配电通信领域。

基于精确时间协议的工业无线传感器网络时间同步方法

针对工业无线传感器网络(IWSNs)中复杂链路环境、温度波动等造成的链路时延动态变化、时钟计时干扰、时间戳获取不确定等问题,提出一种基于精确时间协议(PTP)的IWSNs时间同步方法。首先,融合PTP双向时间同步过程的时钟计时干扰、非对称链路时延噪声,建立时钟状态空间模型和观测模型;其次,构建反向自适应卡尔曼滤波算法以滤除噪声干扰;然后,利用反向估计和正向估计的时钟状态归一化新息比值来评估噪声统计模型的合理性;最后,在设定检测阈值后,动态调整时钟状态过程噪声,以实现时钟参数的精确估计。仿真结果表明,相较于经典卡尔曼滤波算法和PTP,在不同时钟计时精度下,反向自适应卡尔曼滤波算法估计的时钟偏移和偏移率均有较小且更稳定的误差标准差,有效解决了噪声不确定等原因造成的卡尔曼滤波发散问题,提高了时间同步的可靠性。

面向无线传感器网络的多因素安全增强认证协议

为解决现有协议普遍存在的离线字典攻击、缺少匿名性、无前向安全等安全缺陷,基于最新安全模型,将KSSTI攻击和注册合法用户攻击加入安全模型评价标准中,形成增强安全模型,提出了一种面向无线传感器网络的多因素安全增强认证协议,实现了用户通过网关与传感器节点两端的安全会话密钥协商。BAN逻辑和启发式分析结果表明该协议实现了双向认证,满足匿名性、前向安全、抵抗内部攻击、抵抗KSSTI攻击等重要安全属性。相比于已有协议,该文协议的安全等级更高且计算量与通信量适中,适用于安全等级要求高且传感器节点计算资源受限的应用场景。

基于能量预警的管道自适应水下无线传感器网络路由协议研究

水下无线传感器网络通信受环境影响,造成网络的能耗大、数据传递率低、时延大,提出了AE-VBF路由协议。该协议在VBF协议基础上进行了优化,选择候选节点时引入能量预警值并改进转发因子,考虑了节点的能量信息和位置信息,同时引入了路由管道半径算法。通过仿真分析,AE-VBF协议随着网络密度的增加,以较小的数据包传递率的降低为代价,减少了网络的能量消耗,均衡了网络的整体能耗。

无线传感器网络AODV路由协议的优化策略

针对传统AODV协议在路由建立过程中洪泛机制造成通信开销大的问题,引入基于路由级别的优化策略,减少了参与路由建立的节点数目,节省了能量。在路由选择时,不单纯以最小跳数为依据,综合考虑节点剩余能量,提出一种基于能量最优、负载均衡的路由选择函数,尽量避开剩余能量较低的节点,均衡了负载。实验结果表明,改进的AODV协议有效地减少了能量消耗,均衡了各节点的负载,延长了网络寿命,并在一定程度上提高了网络性能质量QOS。

星型灌区监测无线传感器网络MAC协议研究

为了进一步提高灌区信息化水平,将无线传感器应用到灌区监测系统中,能更方便地采集雨量、水位等信息。根据灌区的特点,采用星型结构部署网络,并改进基于TDMA的MAC协议,提出一种适用于灌区监测的星型网络结构MAC协议,提高网络的性能。汇聚节点通过周期性地发送信标帧唤醒传感器节点,进行时间同步,并对全网进行统一调度,收集传感器节点发送过来的数据。传感器节点被唤醒后,根据接收到的信标帧和自己的ID完成同步,并在规定的时隙内向汇聚节点发送数据,然后进入休眠。实验表明,该协议有效地降低了节点能耗、延长了网络的生命周期。

无线传感器网络AODV路由协议的实现

阐述了无线传感器网络的概念、组成。对无线传感器网络路由协议和路由实现的比较,确定AODV协议是适合无线传感器网络的更优协议,给出AODV的实现流程图。最后描述无线传感器网络通信实现过程。

基于AODV协议的无线传感器网络多路径路由改进机制

首先分析了AODV协议在静态无线传感器网络中的传输过程,接着针对单路径路由机制存在的中间节点路由延迟较大、负载集中而导致的网络节点能耗不均、数据传输效率低的问题,提出了一种针对AODV协议的改进方案。此改进方案在AODV协议中引入了多路径路由机制,同时在路径选择时考虑了节点剩余能量,从而在无线传感器网络数据传输中能避免热点,较好地解决了断链问题,同时也减少了原AODV路由查找的次数和延时,降低了路由开销。

基于物联网的无线传感器网络安全路由协议分析

近年来,物联网(Internet of Things,IoT)技术被广泛应用于物流、交通等各个领域,其安全可靠性也受到了高度重视.无线传感器网络具备数据感知、信息处理及无线通信能力,不仅可保障全网范围资源的有效利用,而且为多种业务提供支持服务.研究无线传感器网络系统构架,分析其面临的安全威胁,介绍网络安全可靠技术,并构建了Secure-GEAR安全路由协议,结果证实该协议能够避免不良结点攻击,安全性高,可满足无线传感器网络的应用需求.

无线传感器网络路由协议MSAODV的研究与仿真

针对微型无线Ad-hoc传感器网络,探讨了传统AODV路由协议的缺陷,在AODV路由协议的基础上采用了适合无线传感器网络的MSAODV路由算法,使用了NS-2网络仿真软件,通过仿真验证了改进后的协议能够有效地降低网络的开销及减少时延,说明了MSAODV路由算法的可行性.

AODV协议在无线传感器网络中的应用分析

目的:研究AODV协议在无线传感器网络中的应用。方法:文中对AODV协议的特性进行了分析,并在此基础上从WSN中应用AODV协议的前景、AODV路由发现过程、AODV路由维护以及对AODV路由的改进这几个方面着重对AODV协议在WSN中的应用进行了分析。结论:改进AODV协议,使其在无线传感器网络中的应用能够更加适合无线传感器网络的特点。

AODV协议在无线传感器网络中的应用

通过对无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)和AODV路由协议的特性进行分析,认为AODV协议(Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing)具有在无线传感器网络中应用的可行性,只是在网络能量效率方面考虑不多.本文详细给出了改进方案,利用协议头中原有的保留选项来存储平均路径能量,选路时采用最小路由最大路径能量策略,同时增加转发RREQ和发送RREP的延迟时间.用NS-2软件对改进后方案从吞吐量、延时、剩余能量等角度进行仿真,结果证明该方案可行.

基于TinyOS的无线传感器网络AODV路由协议的实现与优化

针对无线传感器网络在矿山物联网的应用,文章提出了AODV路由协议在TinyOS操作系统下的实现框架,设计了数据帧、路由表与路由缓存机制;文章针对传统型AODV协议的丢包率与跳数之间呈级数增长的问题,分析了多跳衰减的原因,提出了一种基于RSSI的改进型无线传感器网络RSSI-AODV协议,采用RSSI作为路径选择的依据;实际测试表明:七跳链路总丢包率低至0.3%,优于传统AODV路由协议性能。

能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议

提出了一种能量高效均衡、非均匀分簇和簇间多跳路由有机结合的无线传感器网络分布式分簇路由协议DEBUC(distributed energy-balanced unequal clustering routing protocol).该协议采用基于时间的簇头竞争算法,广播时间取决于候选簇头的剩余能量和其邻居节点的剩余能量.同时,通过控制不同位置候选簇头的竞争范围,使得距离基站较近的簇的几何尺寸较小.这样,网络中不同位置节点之间的簇内和簇间通信能耗得以互相补偿.DEBUC采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、簇内通信代价和簇间通信代价,每个簇头在邻居簇头集合中运用贪婪算法选择其中继节点.仿真实验结果表明,DEBUC能够有效地节约单个节点能量、均衡网络能耗、延长网络生存周期.