SNAP: 无线传感器网络研发测试平台

作为一种新颖实用的传感器网络研发测试辅助平台SNAP,为传感器网络研发人员提供了详细的网络通信拓扑结构、节点通信和内部数据等采集信息;支持实时采集数据观测与数据历史回放;支持数据自定义分析与数据筛选;支持节点程序的远程批量更新,同时SNAP平台对节点传输数据采样不影响传感器网络的正常运行,确保采集数据的真实性.SNAP自主创新性强,减少对昂贵设备的依赖,面向大规模部署的传感器网络,具有很强的通用性和实用性.     

无线传感器网络测试平台研究

由于无线传感器网络与物理世界的紧密耦合以及物理世界本身的不确定性,导致人们在实际部署应用前必须通过无线传感器网络测试平台才能更加有效地验证程序与系统的正确性,从而尽早地在实际部署前发现软件中的问题。分析了无线传感器网络测试平台出现的背景,介绍了通用的无线传感器网络测试平台设计要求和原则;着重研究了当前具有代表性的无线传感器网络测试平台并分析其主要特点,最后给出了总结和展望,指出了需要进一步研究的方向。     

能量异构的无线传感器网络分簇协议

无线传感器网络分簇协议通常假定网络是同构的,即网络中所有节点具有相同的初始能量,这些协议不能充分利用异构网的特点。提出了一种适合于异构网的分布式分簇协议（EHCP）,该协议优先选择剩余能量较多的节点作为簇首以平衡节点的能量,并在簇间采用多跳通信以节省能量。仿真实验结果表明：与同类协议相比,EHCP协议能显著地延长网络稳定工作的时间,具有良好的性能。     

无线传感器网络测试技术与测试平台研究

随着无线传感器网络应用研究的不断深入,通过实际传感器节点建立网络平台进行网络测试越来越受到人们的重视。本文对无线传感器网络测试技术和测试平台进行了探讨,并分别对搭建测试平台中的三个关键问题：量化评估节点度网络的状态信息、监视控制节点网络行为、反映大规模网络应用环境,以度解决这三个问题的技术方案进行了介绍和讨论。为无线传感器网络平台的实际设计工作提供了指导和借鉴。     

基于Sun SPOT平台的无线传感器网络多跳路由协议设计

多跳路由协议是无线传感器网络中的关键技术之一,针对传统多跳传输协议在无线传感器网络的实际应用中存在部署过程过于复杂等问题,设计了一种灵活实用的基于Sink节点控制的无线传感器网络多跳传输协议(Sink Controlling Multi-hop Protocol,SCMP)。Sink节点通过发送命令信息实现对传感器节点的控制,并收集各个节点的路由信息从而获得全局路由,然后对传感器节点的数据传输进行进一步控制。在Sun SPOT平台上对SCMP进行了部署实验,结果表明,基于Sink节点控制的多跳传输协议更加方便灵活,在实际的无线传感器网络应用中具有一定的有效性和可行性。     

无线多跳网络性能与安全性测试平台

无线多跳网络的分布式工作特点和无线传播介质的特性导致其面临着严峻的性能和安全性挑战,而为弥补以往研究过分依赖仿真分析的不足,基于路由代数与统一路由模型,设计并实现了多种设备的试验测试平台（testbed for high‐level analysis of wireless ad‐hoc routing design ,TH‐award）。该平台采用模块化架构设计了协议库、参数库和测试库,便于用户扩展无线路由协议,有效实现在同一平台上对协议性能与安全性的综合测试,保证了测试平台的可扩展性与兼容性;能以仿真、测试、试验等不同应用模式实现其测试功能,具有良好的适用性与开放性;平台具有分布式管理架构、路由测试引擎等相关设计,能有效实现配置管理、运行分析的自动化,具有很高的可管理性。基于该平台,实现了多种路由协议的快速设置与部署,基于多种场景测试验证了平台的有效性,该平台为研究各种无线路由协议的性能及安全性提供了一种重要手段。     

异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化

在无线传感器网络中适当地部署少量的异构传感器节点能够有效地延长网络寿命,提高网络的可靠性.本文主要研究无线传感器网络中异构节点的部署问题,提出了基于选址问题的异构节点部署算法,以优化无线传感器网络中异构节点的数量和位置.与其它算法相比,该算法对无线传感器网络的拓扑结构没有特定的要求,可以支持随机部署或人工部署的各种传感器网络,最后还给出了该算法的仿真测试结果.     

异构无线传感器网络中多目标优化节点部署策略

针对异构无线传感器网络节点高密度部署和事件发生存在"热点区域"问题,以区域覆盖率最大和网络能耗最小为优化目标,提出了一种基于多目标优化的二进制粒子群算法,对节点部署进行多目标优化。该算法采用概率感知模型,引入强支配系数使得解分布均匀,结合Pareto最优解选择排序和基于自适应权重的适应度分配,进而获得异构节点部署解。仿真结果表明:该算法能对目标空间进行广泛搜索,与NSGA—Ⅱ算法相比,算法具有良好的收敛性,能有效地提高网络的覆盖率和降低网络能耗。     

基于零打扰测试背板的无线传感器网络测试平台

精确的网络运行状态监视和性能评估对于无线传感器网络的研究和实际部署具有极为关键的意义,而现有的测试技术和测试平台对无线传感器网络的自身运行存在一定的打扰,测试数据的精度也受限于传感器节点的硬件配置.针对现有测试技术和测试平台的缺陷,提出了内部侦听的测试方式,并进一步研发了基于零打扰测试背板的无线传感器网络测试平台.测试平台首先通过由额外的测试背板直接捕获传感器节点内部互连信号,产生测试数据;然后测试数据经由额外的传输网络传送到测试服务器,进行解析和预处理;最后,远程访问客户端通过订阅机制访问测试服务器上的测试数据,并对其分析和处理.测试平台在避免对无线传感器网络正常运行产生干扰的前提下,实现对运行时刻的无线传感器网络的高精度零打扰的透明测试.实验结果表明,基于零打扰测试背板的无线传感器网络测试平台可以对无线传感器网络进行信号分析、协议验证,并对性能进行精确的评估,     

多频段无线传感器网络实验平台构建

无线传感器网络作为一种新兴的技术具有广泛的研究价值和实际应用价值。设计并实现了一个多频段的无线传感器网络实验平台。该平台包括2.4GHz和433MHz的两个子网。两个子网分别通过网关与PC机相连,PC机完成对不同子网的数据包分析和解包,并可对各子网下达指令。实验结果表明,该平台能够完成胜任一般实验的需求,对于理论研究和实际应用都具有十分重要的意义。     

异构无线传感器网络的密钥管理方案

本文针对无线传感器网络能量和计算能力等局限性问题,提出了一种基于分簇结构的无线传感器网络密钥管理方案。该方案采用椭圆曲线的双线性对加密技术对节点的身份进行认证,通过验证节点的合法性来抵抗非法节点的攻击。     

基于信任的无线传感器网络动态密钥管理方案

在无线传感器网络安全体系中,密钥方案在解决面临内部攻击时抵抗能力较弱;作为密钥方案重要补充的信任管理机制,在识别被俘节点,解决内部攻击等方面有着优势;结合上述两者特点,提出了一种TDKM(Trust based Dynamic Key Management in wire-less sensor networks)方案,它将信任机制引入传统的动态密钥管理方案中,以节点的信任值作为判断被俘节点的依据,主动监测被俘节点,再通过动态密钥管理方案更新系统管理密钥;仿真结果表明,采用此模型显著增强了网络对捕获节点的抵抗性,有效解决了网络节点的共谋问题。     

磁耦合谐振技术的无线可充电传感器节点设计

结合磁耦合谐振技术,设计了一款基于磁耦合谐振的无线可充电传感器节点.该节点不仅能够实现数据采集和传输,还能通过磁耦合谐振实现能量补充,从而解决WSNs能量受限问题.结合可充电节点的设计要求,基于模块化设计思想,给出其软硬件设计;采用双电源设计架构,以及能量监控和管理,实现节点能量获取与数据传输互不影响.实验结果表明,本文设计的无线可充电传感器节点满足设计要求,使构成无线可充电传感器网络成为可能.     

无线传感器网络中基于能量探测的节点调度算法

针对无线传感器网络（WSNs）能量分布不均匀的特点,在邻居信息随机调度算法基础上,提出了一种能量探测调度算法。通过探测区域能量并修正网络能量,使网络能量平衡。仿真结果显示：在保证一定覆盖率和能量平衡的同时可以延长整个网络的寿命。     

多级能量异构传感器网络的负载均衡成簇算法

在多级能量异构无线传感器网络中,节点的初始能量在一定的范围内随机分布,负载均衡和降低能耗是能量异构网络成簇算法的一个重要挑战.现有的分布式成簇算法主要是针对能量同构或二级异构网络设计的,无法实现节点能量多级异构时的负载均衡,因此提出了适用于多级能量异构传感网络的负载均衡成簇算法LBCA(load balance clustering algorithm).LBCA根据传感器网络的能量分布情况选择簇头节,最和实现负载均衡,可以有效地延长网络的稳定周期.簇头选择过程中,当探测区域能量分布均衡时,拥有较低平均通信能耗的节点将优先成为簇头节点,有利于降低探测区域内的总通信能耗;当探测区域能量分布不均衡时,具有较高剩余能量的节点将优先成为簇头节点,有利于实现探测区域内的负载均衡.将LBCA与主要的分布式成簇方案进行了比较,模拟实验结果显示,在多级能量异构传感器网络中,LBCA可以更好地实现负载均衡,极大地提高网络的稳定周期.     

无线传感器网络节点部署问题研究

节点部署是无线传感器网络(W SNs)研究的一个基本问题。合理的节点部署方式有助于提高网络工作效率,优化利用网络资源。针对与节点部署相关的覆盖、连通、能耗三方面基本问题,对现有主要研究成果进行了分类和比较,讨论了三者之间的关系,总结性地提出并分析了网络覆盖和连通性能的评价标准。     

WSN中具有容侵能力的分簇路由方案

路由安全是无线传感器网络安全的关键因素之一,而现有的路由协议在设计时都没有充分考虑安全问题。通过对经典的LEACH路由协议的研究,发现其通信的可靠性和安全性在很大程度上依赖于簇头,这造成了严重的安全隐患。为了解决这一问题,针对该协议所存在的攻击方法和无线传感器网络自身特点,结合密码学以及秘密共享技术提出一种W SN中具有容侵思想的分簇路由方案。     

一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议

在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性.当簇首以多跳通信的方式将数据传输至数据汇聚点时,靠近汇聚点的簇首由于转发大量数据而负载过重,可能过早耗尽能量而失效,这将导致网络分割.该文提出一种新颖的基于非均匀分簇的无线传感器网络多跳路由协议.它的核心是一个用于组织网络拓扑的能量高效的非均匀分簇算法,其中候选簇首通过使用非均匀的竞争范围来构造大小不等的簇.靠近汇聚点的簇的规模小于远离汇聚点的簇,因此靠近汇聚点的簇首可以为簇间的数据转发预留能量.模拟实验结果表明,该路由协议有效地平衡了簇首的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间.     

异构传感器网络自组织聚类技术研究

自组织是传感器网络自管理的一个重要内容,对传感器网络性能有非常重要影响;文章在传感器网络自组织的基础上,探讨了传感器网络的自组织聚类问题,着重针对异构传感器网络,从能源有效性的角度考虑,研究了异构网络聚类问题,计算了最优分簇数量,并改进了基于Voronoi图的聚类算法,通过限定簇头声明消息的广播范围,可以有效减小全网洪泛导致庞大通信量,同时把没有加入簇的游离节点数量限定到可以接受的范围,不至于影响网络的正常运行。     

无线传感器网络路由技术浅析

无线传感器网络因其广阔的应用前景而成为人们的研究热点.近几年,根据无线传感器网络的特性,已经有很多新的路由方案被提出.文章按照网络结构分类,介绍了现有的典型无线传感器网络路由技术,分析了各种技术的特点及优缺点,总结了无线传感器网络路由技术仍旧存在的一些问题,并探讨了其发展方向.