无线传感网中代码更新机制的研究与设计

无线传感网的感知节点部署后需要进行软件维护和功能扩展,因此远程代码更新已变成一种不可或缺的服务。在分析MOAP、Deluge、Ripple等代码分发协议的基础上,设计了一种高可靠、低能耗、低存储、低延迟的多跳代码更新机制Air_update。该机制通过重新设计Bootloader来保证加载代码镜像的正确性、完整性以及节点重编程异常后的可用性;同时,采用子集到子集的分发协议、单播请求的重传策略、滑动窗口的存储管理机制,以减少代码分发的通信量和SRAM、EEPROM的使用量,降低能耗,延长网络的生命周期。最后通过组网实验验证了设计的正确性与有效性。     

EasiCache:一种基于缓存机制的低开销传感器网络代码更新方法

随着应用环境越来越复杂多变,传感器网络需要具备远程代码更新的能力,对节点进行灵活地配置和升级以适应环境变化.然而过高的代码更新开销一直困扰着远程代码更新在传感器网络中的大规模应用.代码更新开销主要包括存储代码引起的重组开销和节点通信产生的传输开销.在工程实践中,作者发现重组开销甚至有可能超过传输开销成为主要的更新开销.为此作者提出了一种基于代码缓存机制的低开销远程代码更新方法——EasiCache.该方法通过代码缓存机制在低功耗RAM上动态保存并执行需要频繁更新的代码,尽量避免对高功耗闪存flash进行读写操作,从而有效降低了重组开销.此外,该方法通过函数级代码差异对比,降低了传输代码量,同时保存了代码缓存机制所需的程序结构信息,进一步降低了重组开销.实验结果验证了该方法在降低代码更新开销方面的有效性.     

传感器网络远程网络重编程服务安全认证机制研究

传感器网络远程网络重编程服务不仅需要有效和可靠的分发机制,而且还需要高效的安全认证机制.提出了传感器网络远程网络重编程服务认证安全需求和性能评价标准,介绍了典型的网络重编程服务安全认证方案,分析了当前已有方案并进行了比较,最后指出了传感器网络远程网络重编程服务安全认证机制存在的问题及研究方向.     

一种有效的网络多出口流量调度方案

在采用多跳通信方式的分簇无线传感器网络中,接近sink点的簇头负担较重,容易过早耗尽能量而失效,引起大量簇重组。针对该问题,基于完全图理论提出一种能量高效可靠分簇算法以均衡簇间负载,设计动态簇头轮换机制来实现快速簇头选举和故障处理。仿真结果表明,该算法能延长网络生命周期、节约网络能耗、提高网络可靠性。     

基于完全图的能量高效可靠分簇算法

在采用多跳通信方式的分簇无线传感器网络中,接近sink点的簇头负担较重,容易过早耗尽能量而失效,引起大量簇重组。针对该问题,基于完全图理论提出一种能量高效可靠分簇算法以均衡簇间负载,设计动态簇头轮换机制来实现快速簇头选举和故障处理。仿真结果表明,该算法能延长网络生命周期、节约网络能耗、提高网络可靠性。     

无线传感器网络代码更新协议研究

无线传感器网络代码更新协议和路由协议都有着低能量、高通信效率等相似的特征,但也在通信方向、可靠性要求、维护策略方面存在着一些显著的差别;在研究目前已经存在的无线传感器网络代码更新协议的基础上,先提出了无线传感器网络代码更新所面临的挑战,然后从能量、存储空间、通信方式、算法、通信控制等方面总结了代码更新协议的特征,并对不同的更新协议相关项进行了比较,最后指出了代码更新协议的研究思路以及未来的发展趋势。     

一种基于代码克隆检测技术的WSNs重编程方法

提出了基于代码克隆检测技术的无线传感器网络（Wireless Sensor Networks ,WSNs）重编程方法。通过代码克隆检测方法来解决重编程过程中生成差异补丁的四个关键问题：分支、全局变量、相对跳转和间接地址。然后将差异补丁以无线方式传输给传感器节点,实现WSNs重编程。实验结果表明,该方法是可行的,且能够有效的提高WSNs重编程的效率,延长无线传感器网络的生命周期。     

无线传感器网络能量高效策略研究与分析

实现无线传感器网络能量高效,是无线传感器网络研究的热点问题和基本问题。该文先对无线传感器网络进行了能耗分析,然后分别从单个节点、整个网络的角度出发总结了目前已有的能量高效策略,提出了能量高效的传感器节点设计、能量高效的传感器网络设计。     

无线传感器网络能量高效综述

综述了无线传感器网络中能量高效的相关工作。结合其自身特点,首先对传感器网络能耗和能量高效途径进行了分析,然后结合已有研究,从无线传感器节点和无线传感器网络两方面阐述了能量高效策略。     

基于地理信息静态分簇的无线传感器网络路由算法

通过路由算法减少节点的能耗、延长网络的寿命是无线传感器网络的研究重点之一。探讨了能量高效的分层无线传感器网络路由算法,提出一个基于地理位置信息静态分簇,根据节点剩余能量及节点在簇内的位置选择簇头的分层路由算法(GSCH),适用于静态无线传感器网络。仿真实验结果表明该路由算法有效地减少分簇成形及簇首选择的能耗,延长了整个网络的寿命。     

PA-MAC:一种被动的异步低占空比无线传感器网络MAC协议

空闲侦听是无线传感器网络能耗的主要原因之一,而占空比机制是减少空闲侦听能量损耗最主要的方法之一.提出了一种新的无线传感器网络异步MAC协议,称为PA-MAC(Passive Asynchronous MAC),即被动异步MAC.PA-MAC通过采用接收方发起数据传输机制、异步占空比机制以及节点唤醒时间估计机制,降低了节...     

一种低能耗的代码分发协议

在无线传感器网络中,普遍采用周期性广播元数据的数据包来判断代码分发,存在能耗过大的问题。为此,提出一种低能耗的代码分发协议。该协议在节点正常通信时便可判断是否需要代码分发。仿真结果表明,与现有的分发协议相比,该协议可降低代码分发的能量消耗。     

无线传感器网络能量最优的QoS路由发现方法

针对无线传感器网络的动态网络环境和节点能源受限,且通常无法补充的能源特性等不利因素,提出了一种可以实现能量最优的QoS路由发现方法。该方法利用节点选择机制和节点邻居表来建立满足QoS带宽需求的可供选择的节点集合,从而减少路由发现过程中的所要监测的节点数量。所提方法还构建了无线传感器网络的能量评价模型和节点能耗权重模型,使用遗传算法从可供选择的节点集合中构建可实现能量最优的QoS路由,自适应的实现对节点调度,从而延长无线传感器网络的寿命。通过实验仿真与分析,给出了实现无线传感器网络能量最优的遗传算法控制参数的选择区间。实验结果显示:该方法对无线传感器网络具有更好的适应性,且能保证其有更长的寿命。     

基于代码片段的无线传感器网络密钥更新方案*

针对当前无线传感器网络密钥更新技术存在的安全隐患,提出了一种基于代码片段的密钥更新方案（简称CSU方案）。CSU首先为传感器节点预分配初始密钥以及代码片段,相邻节点之间通过交换代码片段获得相同的代码片段集,然后利用代码片段集所组成的更新程序完成密钥更新。理论分析表明,CSU不仅具有很高的安全性,同时具有计算、通讯开销低的特点,完全支持大规模无线传感器网络。     

无线传感器网络远程代码更新技术研究进展

高可用性是无线传感器网络的设计目标之一,远程代码更新可增加或更新运行在传感器节点上的软件,是提高无线传感器网络可用性的重要支撑。分析和总结了传感器网络远程代码更新研究领域的研究成果,阐述了主要远程代码更新机制及其待解决的问题,最后探讨了今后应研究的问题,指明了下一步研究的重点和难点。     

基于功率控制的无线传感器网络MAC协议研究

无线传感器网络是21世纪新兴的网络技术,它的出现使网络的发展进入一个新的阶段.近年来,对无线传感器网络介质访问控制协议的研究也越来越多.总结了近年来的研究成果,并针对S-MAC,T-MAC和D-MAC等几种典型的MAC协议进行了对比分析.研究出将功率控制机制引入到MAC协议中可以进一步减少能耗,给出了一种基于发射功率控制思想的MAC协议.PCSMAC协议.功率控制可以从直接的降低发送能量和间接的减少碰撞两个角度节约能耗,是一种有效的节能机制.仿真实验表明,引入功率控制后可以节约能耗达50%--96%左右.     

无线传感器网络中的节能策略

为了实现无线传感器网络(WSN)中能量的高效利用从而延长网络寿命,结合已有的研究,讨论了无线传感器网络中引起能量浪费的主要因为,总结并详细阐述了现有的用于无线传感器网络中的几种主要节能策略,如体眠机制、数据融合机制以及冲突避免机制等.对这些策略的分析表明使用节能机制可以有效地降低能耗.最后针对当前节能方法面临和需要解决的关键问题,提出了对节能策略研究趋势的几点设想.     

基于博弈理论的农田能量异构网络节点协同资源利用

针对无线传感器网络中耗能不均问题,以及可再生能源节点在农田无线传感器网络中应用的具体情况,将博弈理论引入无线传感器网络能耗问题研究中,建立了基于博弈理论的节点成簇方法,实现提高可再生能源利用率、均衡非可再生能源节点能耗的目标。方法首先建立簇收益与簇内节点收益评估模型,进行簇收益计算、簇内的两类能量异构节点个体收益的计算。在计算簇收益和节点收益的基础上进行节点成簇博弈,使得成簇方案向收益更高的策略空间进行跳转,最终达到博弈中的均衡状态。仿真实验表明,通过博弈进行无线传感器网络成簇,能够充分利用可再生能源节点能量,降低和均衡非可再生能源节点能耗,最终达到延长网络寿命的目标。     

无线传感器网络分簇算法研究

研究无线传感器网络能耗和使用寿命问题.无线传感器网络由大量能量有限的传感器节点组成,节点靠电池供电,耗能不均衡将影响网络寿命.为了合理使能耗均衡、延长网络使用寿命,提出了一种新的高效节能无线传感器网络分簇算法.算法在簇头选择阶段,同时簇头的剩余能量及簇头与基站的距离来给选择;在簇生成阶段,考虑邻接簇头以及网关的剩余能量,选择一条最优化的路径,然后将融合后的数据以多跳方式传送到基站完成整个网络数据的转输.仿真结果表明,改进算法在簇头的选举和簇的生成两个阶段都综合考虑了能量和距离更能均衡各个节点能耗,证明延长了网络生存周期,提高网络的通信效率.     

一种无线传感器网络自适应休眠算法的研究

降低无线传感器网络的能耗一直是迫切解决的问题。通过对无线传感器网络节点能耗分布情况的研究,发现对无线传感器网络节点休眠,可以减少节点收发能耗。针对降低无线传感器网络节点能耗的问题,文中基于多因素、多层次的层次分析法,设计了一种无线传感器网络自适应休眠算法(AHP休眠算法)。实验表明该算法依据信息采集需求和节点剩余能量自适应控制网络节点的休眠和收发,与传统的RS休眠和定时休眠算法对比,提高了节点能量的利用率,延长网络生命期。