无线纳米传感器网络高节能编码方案

随着近年来纳米技术的快速发展,制造纳米级大小的传感器节点将变得实际可行。由纳米传感器节点组成的无线纳米传感器网络有着诸多非常重要的应用,比如体内释药系统、空气污染监测等。由于纳米电池所能携带的电量极其有限,节能是其通信技术设计的最重要目标之一。针对采用键控开关调制的无线纳米传感器网络,研究设计综合考虑发送能耗和接收能耗的通信能耗最小化编码方案,首先将该编码设计问题建模为整数规划问题,然后通过求解该优化问题得到最优编码方案。性能分析结果表明,该编码方案可以有效地节省纳米传感器的通信能量消耗。

无线纳米传感器网络低冲突低复杂度接入控制方法

无线纳米传感器网络是一种新兴的传感器网络,有着非常重要的潜在应用.针对纳米传感器极低处理能力的特点,提出两种低复杂度媒质接入控制方法:无需时钟同步的变周期低冲突接入控制方法和时钟同步下的等周期无冲突接入控制方法.这两种方法通过接入节点与中继节点之间的简单控制包交互来实现较低的冲突概率甚至无冲突.

无线纳米传感器网络高吞吐量无冲突接入控制

无线纳米传感器网络是一种有着重要潜在应用的新兴传感器网络。考虑到纳米传感器的极低处理能力,研究人员提出了具有极低复杂度的基于TS-OOK的接入控制方案。针对该方案存在的数据比特发送会连续冲突及吞吐量较低这两个不足,设计了3种改进型TS-OOK方案:周期固定带宽均分接入控制方案、周期倍增带宽均分接入控制方案和支持优先级的接入控制方案。这3种方案都通过接入节点与中继节点之间的简单控制包交互来实现冲突避免。性能分析表明这3种方案具有更高的吞吐量和更低的传输时延。

肺部太赫兹纳米传感器网络的拓扑结构优化设计

纳米生物传感器以及太赫兹技术的发展能够满足肺部医学数据高速可靠地传输到远程医疗机构的要求,因此体内太赫兹纳米传感器网络在远程肺部健康监测方面有着巨大的应用前景.考虑到纳米节点能量有限且肺部数据传输对时延要求高的问题,提出了一种低时延低能耗(Low Delay Low Energy consumption,LDLE)的拓扑模型.该模型以最小化网络总时延和能耗为目标,将拓扑设计问题转化为混合整数非线性规划模型的求解问题并求解出最优目标.研究表明,网状拓扑结构具有较低网络时延、较高吞吐量以及较长的网络生存期,能满足肺部太赫兹纳米传感器网络的低能耗和低时延的要求.

基于时隙侦听的无线纳米传感器网络接入机制

针对太赫兹无线纳米传感器网络节点处理能力弱,功耗低的问题,提出了一种基于时隙侦听的传感器节点接入方案。将时间划分成等长的帧,主控节点通过发送帧同步信号实现整个网络所有节点的帧同步。当传感器节点出现发送数据请求时,通过侦听每个时隙,寻找一个空闲时隙发送数据,省去了主控节点与接入节点间控制信息的交互,具有简单、易于实现的优点。优化了帧周期设定,并提出了一种避冲突方法。仿真结果显示:方案可以在冲突概率较低的同时,实现高数据吞吐量。

太赫兹波段无线纳米传感网络上的恒重变长能耗优化编码

无线纳米传感器网络(WNSNs)被认为是当前最有研究和应用价值的热点方向之一。纳米传感器纳米量级的尺寸和当前有限的技术使得能量消耗和储存成为传感器工作的最大限制。所以,如何为这种网络开发节能措施变得尤为重要。基于应用在WNSNs上的TS-OOK(Time Spread On Off Keying)调制方式和能量收集系统(Energy harvest system),综合纳米传感器本身和太赫兹信道通信特点,提出一种恒码重变码长VLCW(Variable length and constant weight)能耗减少编码并基于这种编码建立新型通信系统能耗模型。同时,分析了这种编码对纳米网络能够达到的吞吐量造成的影响。实验对比分析表明,这种VLCW编码在保证纳米传感器一定吞吐量的情况下,能有效减少纳米传感器通信系统总能耗,表现出较好的能耗优化性能。

电磁纳米网节能编码方法研究进展

电磁纳米网是采用纳米电磁通信方式的无线纳米传感器网络,由大量可相互通信的纳米传感器构成.由于纳米传感器可存储的能量极为有限,能量有效性成为电磁纳米网中必须优先考虑的重要问题.在对采用太赫兹通信的无线纳米传感器网络进行概述的基础上,综述电磁纳米网通信能量相关的开关键控调制方法和节能低码重信道编码的研究现状,探讨电磁纳米网节能编码需要进一步研究的方向.目前,尚鲜见无线纳米传感器网络的中文文献,期望本文能促进国内对无线纳米传感器网络的关注和研究.

一种适合太赫兹纳米传感网的多跳路由协议

无线纳米传感器网络是一种新型的传感网,网络中的纳米节点可以在太赫兹带通信。目前对太赫兹纳米传感网的研究主要集中在物理层,而对路由协议方面的研究较少,因此提出一种基于网络状况的多跳路由协议。该协议限制了候选节点的区域,保证多跳转发的方向;考虑了太赫兹信道的特性,建立链路代价函数以权衡传输能耗、信道容量和传输距离;以一定的概率在多个代价最优的节点中选择下一跳节点,从而延长网络的生存期。仿真结果表明,所提出的路由协议具有吞吐量大和能耗低的特点,适合作为太赫兹纳米传感器网络的路由协议。