增强安全性的IEEE802.15.4协议研究

IEEE 802.15.4标准因其低速率、低成本、低功耗、高质量,被认为是无线传感器网络和无线个人域网络的理想实现技术。简要介绍了无线传感器网络及其主要特点和问题,及无线传感器网络的安全需求。提出了增强安全性的IEEE802.15.4协议SE-IEEE802.15.4研究,其中使用公钥加密算法ECC来实现IEEE802.15.4协议的数字签名。最后采用NS-2平台对其进行仿真,并进行了性能和安全性的分析。     

ZigBee无线传感器网络协议及仿真设计

以ZigBee为代表的低速率无线局域网与IEEE 802.15.4标准相结合,实现无线传感器网络WSN和Internet的互通,是WSN的发展方向。通过对ZigBee和IEEE 802.15.4的分析研究,并针对IEEE 802.15.4规范规定的物理帧、MAC帧的具体格式,进行了仿真关联平台的设计,为ZigBee/IEEE 802.15.4网络设计打下了坚实的基础。ZigBee网络的应用配置、性能分析和改进优化等,也是今后研究的方向。     

基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络

设计实现了一种基于IEEE 802.15.4标准的无线传感器网络,传感器对周围的环境进行监测,内嵌的单片机对数据进行处理,通过基于IEEE 802.15.4标准的无线模块进行无线传输,构成一个无线传感器网络.对无线传感器的结构设计和无线传输网络的具体实现过程进行了阐述,最后,给出了实验数据,并进行了分析.     

S-MAC与IEEE802.15.4的MAC层信道利用效率研究

提出一种计算MAC层信道利用效率的方法,从成帧效率、信道共享效率和冲突避免三个方面建立模型,对无线传感网络MAC层应用协议S-MAC和IEEE802.15.4进行计算分析,并将此两种协议的信道利用效率与IEEE802.11的信道利用效率进行对比,结合软件仿真说明S-MAC与IEEE802.15.4两种协议的适用范围.     

非时隙CSMA/CA性能分析与研究

通过对基于IEEE802.15.4的无线传感网络的非时隙CSMA/CA的算法进行分析,建立了适合于大部分无线传感网络实际应用的具有单步转移概率分布的离散马尔可夫链模型。并给出了在该模型下数据包延时、退避次数两个主要的网络性能评价指标的计算公式。最后通过仿真实验分析了CSMA/CA 算法的三个网络参数对系统性能的影响。     

基于无线传感器网络技术的工业监控系统

本文介绍了工业领域中无线传感器网络的优势,对无线网络技术ZigBee及英相关标准IEEE802.15.4进行了性能分析和研究,着重探讨了基于ZigBee的无线传感器网络构建和在工业自动化领域中的应用.     

基于ARM的无线传感器网络MAC协议设计与实现

针对无线传感器网络的特点, IEEE 802.15.4标准以其低速率、低功耗、短距离等技术特征成为无线传感器网络底层协议栈的最佳选择之一。研究IEEE 802.15.4介质访问控制(MAC)层协议栈后,在ARM9 Linux平台上设计并实现IEEE 802.15.4 MAC层协议栈软件,软件最终以Linux字符型驱动的形式发布。结果表明,软件能完整实现IEEE 802.15.4 MAC层协议,具有较大的实用性和扩展性。     

基于无线传感器的微控制器SPI总线设计

基于IEEE802.15.4无线微控制器,为在2.4G频带上应用IEEE802.15.4标准及ZIGBEE网络的开发应用提供了完整的解决方案;该芯片完全按照IEEE802.15.4标准开发,自带的附加处理器远远扩大了芯片的应用范围,使之不仅可用于短距离无线网的构建,更适用于远距离控制,家庭及建筑自动化系统;文中介绍了基于IEEE802.15.4标准的无线微控制器JN5121的SPI总线设计,给出了JN5121 SPI总线的特点、配置方式及相关函数;最后通过程序及波形图演示了主机发送数据的过程.     

基于IEEE802.15.4的Ad hoc网络路由协议研究

Adhoc网络是一个自组织、动态拓扑变化的网络。由于具有低成本、低功耗的特点,基于IEEE802.15.4的Adhoc网络将得到广泛的应用。文章在分析AODV协议的基础上,提出了适合基于IEEE802.15.4的Adhoc网络的M-AODV协议。并在NS-2中对该协议作了仿真,在性能上和AODV协议作了比较。     

基于IEEE802.15.4a的工业无线网络嗅探器

针对基于IEEE802.15.4a的工业无线传感器监控网络嗅探器的研究和实现,从分析嗅探器原理,介绍了IEEE802.15.4a协议,详细描述了嗅探器的系统结构及设计中对数据包的捕获和过滤过程。给出了针对4种不同过滤设置条件所对应的类定义,可根据用户要求对指定类型、特定站点或设定时间段及包含热点关键字的数据进行捕获过滤,动态显示网络的实时状况。经过试验,本嗅探器完全达到了设计要求,实现了对无线传感器网络的主动侦听监控。     

无线传感器网络快速组网机制的改进

无线网络的入网连接时延过长,在要求快速组网的场合下应用不理想。对IEEE802.15.4无线传感器网络的协议进行了改进,NS2仿真结果证明,与原协议标准相比,分别将入网连接的两个步骤时延缩短了90%和80%左右,改进效果非常明显,使得无线网络能够应用到实时监测场合。     

基于ABE算法的2.4GHz IEEE 802.15.4网络模拟研究

针对IEEE 802.15.4网络的MAC层采用基于时隙的CSMA/CA标准算法可能引发数据封包碰撞和网络拥塞的问题,参考ABE算法对标准算法进行了改进,并采用NS-2网络模拟软件对基于时隙的CSMA/CA标准算法与ABE算法对2.4 GHz频段上的IEEE802.15.4星型网络性能进行了模拟实验。结果表明,基于ABE算法的2.4 GHz IEEE 802.15.4网络在网络吞吐量、数据封包成功传输率、网络公平性、LQI类型封包遗失数量等方面的性能都得到了有效提升。     

IEEE802.15.4多时隙下GTS性能分析及配置优化

IEEE802.15.4标准的保障时隙(GTS)机制可分配多个时隙,用于保障实时性数据的传输。针对非竞争接入期多时隙下GTS性能分析的不足,利用网络微积分法分析时延和吞吐量服务曲线及其与能耗的关系,改进IEEE802.15.4传感器节点模型,建模仿真研究GTS参数对网络性能(时延、吞吐量及能耗)的影响。仿真结果表明：根据高低突发性数据率的情况,最优化配置下的GTS可以满足实时性数据的传输。     

一种适应于IEEE 802.15.4k标准的高精度频偏估计算法

为实现基于IEEE 802.15.4k标准的长码字直接序列扩频系统(Direct sequency spread spectrum, DSSS)在低信噪比下的频偏估计,提出一种高精度、稳定的改进频偏估计算法。该算法在保证频偏估计范围的前提下同时利用相位和幅度信息对信号作有偏自相关和迭代,提高包含相位信息的序列的信噪比,然后对有偏自相关信号的各阶差分计算相位幅角并加权平均,克服了 Fitz方法在低信噪比下近似条件难以满足的缺点。实验结果表明该算法能在不缩小估计范围的同时实现极低信噪比下的精确频偏估计,估计精度满足IEEE 802.15.4k标准下接收系统对残余频偏的容忍度。     

An Adaptive GTS Allocation Scheme for IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.4 is a new standard uniquely designed for low-rate wireless personal area networks. It targets ultralow complexity, cost, and power for low-rate wireless connectivity among inexpensive, portable, and moving devices. IEEE 802.15.4 provides a guaranteed time slot (GTS) mechanism to allocate a specific duration within a superframe for time-critical transmissions. This paper proposes an adaptive GTS allocation (AGA) scheme for IEEE 802.15.4, which considers low latency and fairness. The scheme is designed based on the existing IEEE 802.15.4 medium access control protocol, and IEEE 802.15.4 devices can receive this AGA service without any modification. A simulation model and an analytical model are developed to investigate the performance of our AGA scheme. The numerical results show that the proposed scheme significantly outperforms the existing IEEE 802.15.4 implementation.     

ZigBee在加油站管理系统中的应用

ZigBee是一种专为低成本、低速率和低功耗传感器控制网络设计的无线网络协议.本文介绍基于IEEE802.15.4的无线网络协议ZigBee的主要特征,利用ARM微处理器LPC210x和Chipcon公司的CC2420实现基于ZigBee的无线网络应用,并给出该无线传感器网络在加油站管理系统中的应用.     

基于M/G/1/K排队理论的IEEE 802.15.4网络吞吐量分析

针对IEEE 802.15.4时隙载波侦听多址接入与碰撞避免（CSMA/CA）算法,利用二维Markov链分析方法提出了一个网络分析模型。该模型特别考虑了IEEE 802.15.4协议的休眠模式以及退避窗口先于退避阶数(NB)达到最大值的情况。在此基础上,结合M/G/1/K排队理论推导得到了吞吐量的表达式,进而分析了网络在非饱和状态下数据包到达率对吞吐量的影响,利用模拟平台NS2进行了仿真。实验结果显示理论分析结果与仿真结果可以较好地拟合,并能准确描述网络吞吐量的变化,验证了分析模型的有效性。     

IEEE 802.15.4 MAC协议退避机制的改进

考虑节点移动且数据传输率不断变化对网络性能的影响,针对IEEE802.15.4提出了一种网络负荷概率判断和指数加权滑动平均(PJNL_EWMA) 的退避策略,在每次载波监听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）算法开始时采用网络负荷概率判断思想判定当前网络状况,然后通过指数加权滑动平均方法动态地调整退避指数。通过NS2的仿真结果表明：与IEEE802.15.4标准协议算法及MBS+EWMA算法相比,PJNL_EWMA算法不仅提高了网络吞吐量,同时还减小了数据包的丢包率和碰撞概率,提高了网络性能。     

Mutual interference analysis of IEEE 802.15.4 and IEEE 802.11b

IEEE 802.15.4 and IEEE 802.11b, operating in the 2.4 GHz unlicensed industrial scientific medical (ISM) frequency band, may lead to signal interference and result in significant performance degradation when devices are collocated in the same environment. The main goal of this paper is to evaluate the effect of mutual interference on the performance of IEEE 802.15.4 and IEEE 802.11b systems. An analytic model for interference between IEEE 802.15.4 and IEEE 802.11b is suggested. The packet error rate (PER), transmission delay, and throughput are evaluated for IEEE 802.15.4 and IEEE 802.11b. The power spectral density of the IEEE 802.11b is considered in order to determine in-band interference power of the IEEE 802.11b to the IEEE 802.15.4. The simulation results by OPNET are shown to validate the numerical analysis.