链首节点轮换的无线传感器网络路由算法研究

为了进一步降低无线传感器网络数据传输过程的能耗,在深入研究和分析PEGASIS协议及其相关改进算法的基础上,提出了一种能耗均衡的无线传感器网络路由算法(Energy Balance-PEGASIS,EB-PEGASIS)。该算法通过将网络区域划分为若干等宽的子区域,每个子区域内的所有节点形成一个链,由链首节点负责与基站通信。针对链首节点能量消耗太大有可能过早死亡的问题,提出采用链首节点轮换的方法来均衡和降低能量消耗,提高数据传输效率。在MATLAB中实验仿真结果证明,与PEGASIS算法相比,EB-PEGASIS算法将首个节点的死亡时间延长了2.9倍,在降低和均衡能量消耗等方面均具有较好的性能。

RFID和WSN融合网中的能耗优化

为了提高融合网络的生存时长,提出一种节点轮换休眠策略和分簇路由协议相结合的优化方法。通过分析节点轮换休眠算法发现基于退避时间休眠策略所得到的休眠节点集与无退避时间的休眠策略最终所得到的休眠节点集之间存在差集,这里称为盲休眠节点。节点轮换休眠策略中的盲休眠节点作为分簇路由协议中簇首选择的调节函数的一个影响因子,根据邻居节点中盲休眠节点的数量影响被选为簇首的概率。在节点轮换休眠策略中对休眠的判断条件进行了范围优化,使判定条件更全面精确,可有效降低采集信息的冗余度。将基于节点覆盖策略和分簇路由协议的累加算法与基于节点覆盖策略和路由协议的融合算法分别在相同条件下进行实验仿真,结果表明在基于节点覆盖策略和路由协议的融合算法下融合网络的生存时长得到有效的提升,能耗均衡系数得以降低。

一种满足覆盖约束的WSN可靠路由协议

针对无线传感器网络中节点的能耗和部署问题,提出一种满足覆盖约束的有限可靠路由协议。由工作节点和冗余节点构成节点集,将节点剩余能量值作为节点轮换的参考指标,定义节点工作的有限状态机,并引入一种混合可靠性机制,能在避免产生覆盖漏洞的同时,将丢包率控制在允许范围内。仿真结果表明,该协议能延长网络寿命,降低网络整体能耗。

基于WSN和ZigBee的水质监测系统设计

为加大对城市水质的监控力度,设计了基于无线传感器网络的网络化、智能化水环境监测系统。该系统采用模块化设计的思想,使用集成MCU+射频收发芯片的SOC设计方案,选择CC2530芯片作为无线收发芯片、CC2591芯片作为低功耗射频前端,并使用ZigBee建立无线数据网络,将水质参数经GPRS DTU模块传递至上位机控制系统,并在水质参数超标告警后自动进行数据高速采集和优先传输。在无线传感器网络拓扑控制中使用低功耗自适应集簇分层型协议节点控制算法优化簇头节点轮换机制,实现低功耗和能量均衡。测试结果表明,该系统能有效监控较大区域水质参数,能量利用效率和工作寿命都有提高,具备一定的应用价值。