一种WSN组网可靠性测试系统的设计研究

WSN无线通信节点传输可靠性测试是物联网开发研究中重要理论与实践问题;因此提出了一种基于新型串口级联HUB总线通信与星型WSN网络对比的实践方案;文章阐述该WSN组网可靠性测试系统的基本思路、有线通信硬件SCI-HUB集线器的硬件设计、无线通信WSN节点的软硬件设计及PC机方通信测试软件设计;理论分析及实践表明,该方案可有效测试WSN无线通信节点的丢包率,测试样本的丢包率一般在98%以上,为分析WSN网络性能提供了一种切实有效的技术方案。     

无线传感器网络随机调度算法研究

无线传感器网络(WSN)具有节点能量有限、节点冗余度高等特点,这使得轮换成为解决网络覆盖问题的基本工作机制之一。基于轮换工作机制对随机调度模型下的网络特性进行了研究,分析了网络中有效节点总数与轮换周期数的关系,并提出了根据网络中有效节点总数来动态调节节点工作概率的算法。该算法能很好地解决网络因有效节点数目减少、工作概率固定所造成的网络运行后期网络性能无法满足网络需求的问题,保证每轮中的网络性能基本一致。仿真实验证明了所提算法的有效性及分析的正确性。     

一种WSN组网可靠性测试系统的设计与研究

提出了一种基于新型串口级联HUB总线通信与星型WSN网络对比的实践方案。文章阐述该WSN组网可靠性测试系统的基本思路、有线通信硬件SCI-HUB集线器的硬件设计、无线通信WSN节点的软硬件设计及PC机方通信测试软件设计。理论分析及实践表明,该方案可有效测试WSN无线通信节点的丢包率,为分析WSN网络性能提供了一种切实有效的技术方案。     

基于WSN的民防工程地下空间定位算法

针对当前民防工程中地质情况复杂、通信可靠性差等问题,利用WSN低功耗、低成本、组网灵活等特点,设计适合民防工程的无线通信网络。重点关注民防工程中WSN系统的组网算法设计,该算法将传感器节点按蜂巢方式进行布局,实现对进入民防工程中的车辆、人员定位;能够在WSN网络出现局部崩溃时上报故障参考节点位置;在网络参考节点发生小规模位移时,能够将发生位移的参考节点及时关闭,确保定位节点的有效定位。通过实验证实,该算法能够有效提高民防工程中WSN网络的有效性和安全性。     

一种基于WSN的井下无线应急通信节点设计

针对煤矿井下应急通讯应用需求,提出了基于无线传感器网络(WSN)的井下无线应急通信系统架构,设计由微处理器电路、无线收发模块、传感器电路、电源、和天线所组成的井下无线应急通信系统节点,低功耗设计;按照功能开展模块化,提高节点灵活适用性;最后测试了设计节点点对点通信性能,得到相应的距离与丢包率之间的关系曲线;井下无线应急通信有效通信距离达到45 m,能够满足井下大规模应用组网需求.     

HDEEC：面向异构网络的一种基于簇路由协议

有效地使用传感节点的能量进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇方案是面向同构网络.为此,面向异构网络,提出基于簇的分布式能量有效路由HDEEC(heterogeneous WSN distributed energy-efficient clustering)协议.HDEEC协议首先提出异构网络模型,考虑了普通节点、特优节点和超特优节点三级能量节点;然后,提出能量消耗模型;最后依据这两个模型,提出了簇头选择方案.HDEEC协议以平衡、有效方式动态改变节点被选为簇头的概率.仿真结果表明,提出的HDEEC协议能够有效延长网络寿命,比DEEC、DDEEC的网络寿命分别提高了72％、68％.     

能量感知的无线传感器网络路由协议

在无线传感器网络(WSN)中,如何实现数据转发的高效节能是WSN路由协议的核心问题。在LEPS路由协议基础上,引入能量感知机制,结合扩散延时方法提出EALB路由协议。通过仿真实验验证了EALB能有效减少冗余数据的发送,达到节能和节点间负载均衡、延长网络寿命的目的。     

一种随机分布WSN中多sink节点放置算法

多sink节点的合理部署,能有效延长无线传感器网络（WSN）寿命。基于随机分布无线传感器网络结构,建立了网络寿命模型,推导出随机分布WSN网络寿命的表达式。提出RDF（Region Density First）算法,可以在给定sink节点数目的情况下,快速有效确定sink节点位置。通过理论分析和仿真验证,证明所提出的部署策略能有效延长网络寿命。     

FBSS:一种基于公平盲签名和秘密共享的车载网隐私保护方案*

车载自组织网络是移动自组网络及无线传感器网络在交通领域的一种应用,由车辆节点,路侧单元,服务提供商等构成的一种新型移动自组织网络。车载自组网络利用无线信道进行数据传输,由于车载自组织网络本身的开放性和传输信息的敏感性,不可避免的面临信息的泄漏和攻击。如何保证车载自组织网络中的身份隐私和可信通信是亟待解决的关键问题。现有的工作通常采用认证机制,但在车辆认证的过程中不可避免地泄漏了用户的隐私,随后提出的匿名认证方案解决了隐私保护问题却忽略了匿名滥用的情况。针对上述问题,本文提出一种基于公平盲签名和秘密共享的匿名认证方案-FBSS。通过安全性分析和实验,该方案具有较高的匿名性和较高的效率。     

一种适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络已广泛应用于人们的生活中,本文基于WSN(Wireless Sensor Networks)自组织及能耗特性,以LEACH路由协议算法为基础,提出一种优化了节点信息传送方向的适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络算法。算法改进了WSN的组网方法,采用优先选择距离基站更近的簇头进行组网的方法。首先,网络随机产生首批簇头节点;其次,各簇头节点收集簇内节点信息,同时收集各节点剩余能量、位置坐标信息,汇总后发送至基站;再次,基站根据所获信息确定下一轮次的簇头节点,并向全网广播;最后,各节点选择距离基站更近的簇头组网入簇,进行信息的传送。通过在Matlab仿真软件上进行模拟测试,实验结果表明,本文所述算法在凹陷型山区地形中能有效提高无线网络的生命周期,在一定程度上均衡了无线网络各节点的能量消耗,延长了网络使用寿命。     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。     

A two-hop clustered image transmission scheme for maximizing network lifetime in wireless multimedia sensor networks

In traditional wireless sensor networks, normal sensor nodes which measure scalar physical phenomena like temperature, pressure and humidity usually compress the data before sending them out to minimize the communication energy consumption. However, this strategy may not be suitable for image transmission in wireless multimedia sensor networks. In the traditional clustering structure, when the camera-equipped node or the cluster head compresses the images, an energy hole will appear. This is a key factor that affects the lifetime of the network. To avoid the energy hole problem, a two-hop clustered image transmission scheme is proposed in this paper. In the proposed scheme, many redirectors are used to compress and forward the images for the purpose of reducing energy consumption of the camera-equipped node and the cluster head. With adaptive adjustment of the transmission radius in the camera cluster and tasks allocation based on the residual energy of the normal sensor nodes by the camera-equipped node, the energy consumption of the nodes in the network is balanced. The experimental results show that the proposed scheme can prolong the network lifetime dramatically in the case of the sensor nodes deployed densely.     

多媒体传感器网络中基于两跳簇结构的图像传输方案

与传统无线传感器网络节点能量绝大部分消耗在无线收发上不同,无线多媒体传感器网络中数据处理与传输能耗具有“均匀“分布的特点.通过分析表明,传统无线传感器网络簇结构下的数据传输策略并不适合于无线多媒体传感器网络.因此提出了一种基于两跳簇结构的图像传输方案,通过增加中继节点负责图像的压缩编码和转发,在减小相机节点图像传输能耗的同时,大大缓解了相机节点和簇头的图像处理能耗压力.仿真结果表明,该图像传输方案极大的延长了网络的生命周期,非常适合于能量有限的无线多媒体传感器网络.     

一种无线链状网络路由算法的研究与应用

文章基于货运列车状态监控的无线传感器网络应用,针对网络节点能量有限以及链状网络节点负载不均衡的问题进行分析和研究,提出一种适合该应用的新型路由算法,该算法基于网络节点可通过功率控制来调整通信距离这一前提,为每个传感器节点选择合适的数据传输路径,以达到整个网络节省能耗,负载均衡的目的。仿真结果验证了该算法有效地平衡了网络负载,节省了网络能量,提高了网络生命周期。     

一种适用于无线传感器网络的功率控制MAC协议

功率控制技术通过减少节点的发射功率来降低能耗,但节点间不对称的发射功率会增加网络的冲突概率并降低吞吐量.根据实际环境中的节点部署情况,引入了基于Pareto分布的系统模型.研究了传感器网络中功率控制技术在节省能量方面的性能,提出了一种基于SMAC(sensor-MAC)可适用于无线传感器网络的功率控制MAC(media access control)协议.此协议使用功率控制调度算法选择最优相邻节点,使网络中节点的拓扑连接得到优化,在保证网络连通性的同时,降低通信的冲突率,扩大网络的吞吐量.信息的传递以最优功率发射,并使通信节点具有反作用冲突节点的能力,从而在降低网络能耗的同时保证了节点间通信的公平性.实验仿真结果显示,与现有的几种重要方案相比,新的功率控制MAC协议使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间.     

基于能耗量化传导的WSN路由探测算法

为了降低无线传感器网络(WSN)路由节点的能量损耗,提高网络的寿命周期,需要进行路由节点的优化分布设计。传统方法采用CSMA/CA有限竞争的信道分配模型进行WSN的路由探测算法设计,实现能量均衡,在节点规模较大和干扰较强时,节能的能耗开销较大。提出一种基于能耗量化传导的WSN路由探测算法,首先建立WSN的分簇能耗调度模型,以能量控制开销、丢包率、传输时延等为约束参量指标进行路由探测的控制目标函数的构建,然后采用路由冲突协调机制进行能耗量化分配,结合WSN传输信道的能量传导均衡模型实现WSN路由的优化探测和WSN节点的优化部署。仿真结果表明,采用该方法进行WSN路由探测设计时网络的能效较高,传输时延和误码率等参量指标的表现优于传统方法。     

面向无线网络的可伸缩视频编码传输策略*

针对现有面向无线网络的可伸缩视频编码(Scalable Video Coding, SVC)传输策略未能充分考虑失真和能耗的问题,提出了一种基于失真和节点能耗最小化的SVC传输策略。该策略在分析SVC的编码失真、传输过程中的丢包失真的基础上,计算了接收端的视频失真总和;通过计算SVC传输系统的功率,对无线网络中的节点能耗进行了分析。然后综合考虑了能耗、传输时间及质量要求,将SVC的传输策略转化为一个优化问题,进而得到最优的SVC编码参数,在获得较优视频质量的前提下实现了SVC的可靠传输。仿真实验结果表明,与目前典型的SVC传输策略相比,该策略不但有效降低了SVC传输过程中的平均失真,而且在相同的能量消耗水平下,获得了更好的视频质量。     

Bio-inspired data transmission scheme to multiple sinks for the long-term operation of wireless sensor networks

Wireless sensor networks have a wide range of applications, such as natural environmental monitoring, object tracking, and environmental control in residential spaces or plants. In wireless sensor networks, many sensor nodes with limited resources are placed in an observation area and used to gather information about environments. Therefore, a data gathering scheme (or a routing algorithm) for saving and balancing the energy consumption of each sensor node is needed to prolong the lifetime of wireless sensor networks. This article proposes a new bio-inspired data transmission scheme for the long-term operation of wireless sensor networks. By using the proposed scheme, autonomous load-balancing data transmission to multiple sinks can be actualized. We evaluate the proposed scheme using computer simulations to verify its effectiveness, and also discuss its development potential.     

基于矩阵的无线传感器网络数据融合方案

数据融合是降低无线传感器网络（ WSNs）能耗的重要手段,为了有效地节省WSNs节点的能量,提出一种基于矩阵的层簇式数据融合方案。在簇头选举时,考虑节点的剩余能量和相对密度,并利用矩阵运算对簇内成员节点采集的数据进行数据融合处理。最后将所提方案与传统的LEACH协议进行仿真比较,实验结果表明：相比于传统的LEACH协议,所提方案可以有效降低数据冗余,减少数据传输量,节约节点能耗,进而延长网络生存期。     

异构传感器网络的分布式能量有效成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间.研究了异构传感器网络中成簇算法在节省能量方面的性能,提出一种适应异构无线传感器网络的分布式能量有效的成簇方案.此方案基于节点剩余能量与网络节点的平均能量的比例来选举簇头节点.较高初始能量和剩余能量的节点比低能量节点拥有更多的机会成为簇头节点,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.模拟实验结果显示,与现有的重要成簇方案相比,新的成簇算法在异构网络下提供了更长的网络生存时间和更大的网络有效吞吐量.