针对实用拜占庭容错（PBFT）共识协议通信复杂度高导致的共识效率低、单一主节点发生故障或存在拜占庭行为时会导致共识过程停止的问题，提出了改进的多主节点实用拜占庭容错（IMPBFT）共识机制。首先，通过节点的共识轮数、存在拜占庭行为的共识轮数以及节点被赋予的优先值，计算出节点的有效共识轮数，再依据有效共识轮数的大小选出多个主节点。其次，对原共识机制进行改进，使所有节点利用改进的机制进行共识。最后，引入流水线来实现IMPBFT共识的并发执行。在进行流水线操作时，不同轮共识的多阶段消息统一签名，并且不再使用固定周期来控制流水线。理论研究和实验结果表明，IMPBFT的多主节点结构相较单一主节点的共识结构更加安全稳定；与平方级通信量的PBFT和信用委托拜占庭容错（CDBFT）共识相比，IMPBFT将通信量降至线性级；在交易吞吐量、扩展性和交易时延方面，IMPBFT的性能要优于PBFT和CDBFT；使用“多阶段消息统一签名、无固定周期”流水线的IMPBFT，比未使用流水线的IMPBFT在交易吞吐量上提高了75.2%。
针对三维空间中无线传感器网络(WSN)的节点能量消耗不均衡问题,提出了一种基于三维空间与区域协同进化的无线传感器网络多路径路由协议(MRPTSRC)。该协议采用提出的区域划分模型将节点的一跳邻域空间划分为若干个子空间;根据区域协同进化算法(RCA)选择每个子空间的局部最优节点并决定最优下一跳节点;对前向区域节点采用加权策略以跳出局部最优并提高向Sink节点的收敛速度。在NS-2平台下进行了仿真,与度数受限的路由(DECOR)和前向感知因子的能量均衡路由协议(FAF-EBRP)相比,MRPTSRC的首个节点死亡时间相对于总时间分别提高了6%和3%;与FAF-EBRP相比,MRPTSRC的节点死亡率降低了38%,延迟时间降低了30%,节点剩余能量标准差也降低了16.7%;与DECOR相比,MRPTSRC的网络生存时间延长了30%。仿真结果表明,MRPTSRC能够有效地提高网络的性能。
针对无线传感器网络中距离定位算法精度和覆盖率低的问题，提出了局部协同定位算法(LCLA)。该算法通过对节点路径损耗指数的局部计算，将通信中受到环境或者障碍物影响的锚节点判定为无效锚节点；同时引入协同定位思想，将满足误差要求的已定位节点升级为锚节点，并参与其他未知节点的定位，以提高定位的覆盖率。节点定位时，若收到多个锚节点信号，优先选取初始的有效锚节点对其进行定位；当有效锚节点个数不足以定位时，再选取升级后的锚节点，以减少累积误差，提高定位精度。仿真结果表明，局部协同定位算法在定位覆盖率和精度方面优于改进的接收信号强度指示(RSSI)定位算法、多维尺度分析(MDS-MAP)算法和协作定位算法。
为保证监控桥梁任务的实时性,提出了一种多优先级多信道的无线传感器网络MAC(MPMC-MAC)协议。MPMC-MAC协议结合节点接收的数据类型和节点发送信息频率为其分配优先级,再根据优先级及信道状况对节点进行信道分配,以确保优先级高的节点优先发送数据。当信道冲突或节点通信受到干扰导致信息需要重传时,采用信道再分配技术。该技术主要根据节点的优先级、节点的剩余能量及其重传次数重新对节点分配信道,保证了信道分配的公平性。另外,该协议通过动态调整节点的活跃周期和睡眠周期的时长以节省能量,并减少传播时延。仿真结果表明,MPMC-MAC协议在网络吞吐量、平均传播时延以及节点的能量消耗等性能方面均优于Hybrid MAC(HyMAC)、Zebra MAC(ZMAC)及IEEE802.15.4 MAC协议。
