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。     

IEEE 802.15.4协议在GAINS-Z节点上的移植

本文基于CHIPCON公司提供的基于IEEE 802.15.4的MAC层和PHY层代码对中国科学院（宁波所）研发的GAINS-Z节点硬件进行了软件移植。并组建一星型拓扑无线传感器网络，实现网络协调器（PAN Coordinator）和设备节点（Device）之间的数据传输，验证了移植的正确性。     

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。     

功率自适应的传感器网络及其应用

基于IEEE802.15.4协议的无线传感器网络要求其节点间的通讯距离在10m左右.可是,在一些随机组网的应用场合,我们发现,一方面很难确保节点间的分布距离都在所要求的范围内,另一方面又要求每个传感器节点的数据必须被准确获得,这种情况下直接使用基于IEEE802.15.4协议的无线传感器网络存在问题.针时该问题,本文提出了一种功率自适应传感器网络解决方案,包括功率自适应协议、及其软硬件实现方案.基于该方案,本文利用Crossbow公司的MICAz节点构建了一个通信距离自适应、低功耗、高可靠性的传感器网络,并进行了实际测试与验证.     

ZigBee无线网络技术在桥梁监测系统中的应用设计

通过对桥梁无线监测系统的分析,在研究ZigBee的IEEE802.15.4标准通信协议的基础上,提出了基于ZigBee无线传感器网络的桥梁监测系统架构,设计了桥梁无线网络监测系统数据采集与传输的软硬件,实现了监测信号的获取和无线传输。     

IEEE802.15.4无线传感器网络仿真与性能评估

IEEE802.15.4标准是为满足低速率、低能耗、低成本需求而制定的无线个人区域网（LR_WPAN）规范。通过用网络仿真软件NS2对基于IEEE802.15.4的无线传感器网络的主要性能指标进行分析,较为详实地论述了IEEE802.15.4MAC层基于时槽的CSMA/CA机制,最后给出仿真环境及其结果,并进行度量分析和阐述各指标间的依赖关系。     

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。     

蓝牙无线抄表传感器的设计

基于IEEE1451标准和蓝牙协议提出蓝牙无线传感器结构模型,并就具体的抄表系统完成蓝牙传感器的设计。该传感器不仅实现了数据检测和传输的无线化,同时也提高了数据传输的抗干扰性能。     

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。     

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.     

一种基于Zigbee的无线传感器网络数据采集系统

介绍了无线传感网络的体系结构,提出了一种基于IEEE 802.15.4和Z igbee技术的无线传感器网络数据采集系统,该系统直接应用于教学实验,多个传感器节点组成的星型网络拓扑结构,将采集到的数据通过Z igbee网络和数据采集模块传送给PC机,然后进行统一的分析和处理。该系统也可以应用于其他领域。     

基于无线传感器网络的煤矿顶板压力监测系统

设计了煤矿顶板压力监测系统,采用无线传感网络的节点作为顶板压力数据采集的终端,采集顶板的压力变化数据。各节点采用基于IEEE802.15.4和ZigBee协议栈的无线方式将数据传送到汇聚节点,汇聚节点采用有线通信方式将采集到的数据通过USB传输接口传输至地面的管理监控站,实现对矿井顶板压力数据的实时监控。     

低能耗无线传感器网络节点的设计

该文介绍了基于IEEE802．15．4标准的无线通信协议ZigBee的协议结构和技术的特点,以降低能耗、节约成本为出发点,从硬件和软件两方面．提出了基于ZigBee的无线传感网络节点的基本构架,设计了一种通用节点的软硬件平台。     

Algorithm for equalization of cluster lifetimes in a multi-level Beacon enabled 802.15.4 sensor network

We consider the problem of maintaining the prescribed event sensing reliability while maximizing cluster and network lifetime in a multi-cluster 802.15.4 sensor network. Clusters are connected through bridges which also act as cluster coordinators; both ordinary nodes and bridges resolve contention using the CSMA-CA algorithm. Cluster lifetime is maximized through the use of redundant sensors which are periodically sent to sleep using a simple distributed activity management algorithm. Network lifetime is maximized by equalizing energy consumption per backoff period in all clusters through the adjustment of the number of nodes. We model this problem analytically using the datasheet for tmote_sky ultra low power IEEE 802.15.4 compliant wireless sensor module [tmote sky lowpower wireless sensor module, Moteiv Corporation, San Francisco, CA, www.moteiv.com, tmote datasheet 802.15.4, 2006] and derive the probability distribution of the network lifetime. We also derive the expression for node count that compensates for the increased load due to contention caused by the bridge. Numerical results show that this technique easily equalizes cluster lifetimes.     

IEEE802.15.4e 标准的安全多跳时间同步协议设计

IEEE802.15.4e是工业物联网中最新的MAC层标准,其采用时间同步技术实现高可靠、低功耗的无线网络。由于时间同步机制是工业无线网络中的核心支撑技术,因此其往往成为攻击者的首选攻击目标。针对IEEE802.15.4e标准的多跳时间同步协议存在安全性不足的问题,提出了一个多跳时间同步安全策略 SMTSF。SMTSF 安全策略主要采用基于异常的入侵检测算法、基于信任模型的多路径时间同步方法和加密与认证等关键技术,有效保障了节点之间安全地进行多跳时间同步。在基于入侵检测的算法中,边界路由器对节点的 Rank 值进行规则验证,可以有效检测出时间同步树攻击;同时设计了轻量级防火墙来抵御来自互联网的恶意主机攻击。在基于信任模型的多路径时间同步方法中,通过建立节点之间的信任模型来保障网络中节点可以找到一条安全多跳同步路径。仿真结果表明,SMTSF 能有效检测时间同步树攻击并抵御捕获攻击。     

基于802.15.4协议与嵌入式系统的无线传感器网络应用开发

无线传感器网络是传感器、微机电、网络通讯三者发展到一个较高水平后的一种结合应用。IEEE802.15.4是IEEE协会2003年发布一种近距离小功率无线通讯协议,其低功耗、低成本、应用简单的特性正好是无线传感器网络需求的;嵌入式系统也已经发展到进入了SoC(SystemonChip)的第三阶段,高效能、使用简易与成本低廉是其最大的特点。本文探讨了使用IEEE802.15.4协议,利用廉价的单片机、传感器模块与射频模块组成低成本的无线传感器网络开发思路,并使用一个车胎压力报警系统作为例子。     

Performance analysis of IEEE 802.15.4 wireless sensor networks: An insight into the topology formation process

Topology formation is an important issue in a wireless sensor network. Performance parameters such as energy consumption, network lifetime, data delivery delay, sensor field coverage depend on the network topology. In this paper, we analyze the process of formation of a wireless sensor network according to the IEEE 802.15.4/ZigBee standards. We focus on both single-sink scenarios and multi-sink ones where: (i) we characterize the topology in terms of network depth and nodes distribution at different network levels; (ii) we analyze some network performance as a function of the number of sinks; (iii) we investigate the effects of some topology constraints on network performance; (iv) we study the effects of nodes mobility on the network formation. The whole study is performed by taking into account the specific features and recommendations of the IEEE 802.15.4/ZigBee standards; thus, our results can be used to configure IEEE 802.15.4/ZigBee procedures and set the related parameters, as a function of the desired application requirements.     

Time delay characteristic of industrial wireless networks based on IEEE 802.15.4a

The IEEE 802.15.4a standard provides a framework for low-data-rate communication systems, typically sensor networks. In this paper, we established a realistic environment for the time delay characteristic of industrial network based on IEEE 802.15.4a. Several sets of practical experiments are conducted to study its various features, including the effects of 1) numeral wireless nodes, 2) numeral data packets, 3) data transmissions with different upper-layer protocols, 4) physical distance between nodes, and 5) adding and reducing the number of the wireless nodes. The results show that IEEE 802.15.4a is suitable for some industrial applications that have more relaxed throughput requirements and time-delay. Some issues that could degrade the network performance are also discussed.     

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.