一种多射频多信道的无线传感网络终端设计

随着无线传感网络中节点数量的增加，传统的单路射频通信会出现同频干扰、数据丢失和接收速度慢等问题。为此本文设计了一种基于多射频多信道的无线传感网络终端设备。该设备采用国产微处理器与4路射频连接的分体式架构，对固定信道分配算法进行优化，采用二级星型拓扑结构使得射频同时工作期间不产生干扰，基于频分多址和时分多址相结合的通信协议来解决数据冲突问题。通过对比实验，该终端设备信息处理速率为2 008.5 kb/s,系统的丢包率为0.78%,在信道利用率、数据处理速率和系统稳定性方面优于传统单信道设备。     

一种针对树形拓扑网络的混合MAC协议

在树形拓扑水声传感网络中,时分多址(TDMA)机制存在信道利用率低的问题。为此,提出一种轻量级的流量自适应随机访问与TDMA的混合MAC协议。该协议在网络流量较低时采用S-ALOHA竞争机制提高信道利用率,运用最优化算法计算分配给簇内子节点的最大发送概率,通过流量自适应的灵活时隙分配机制以适应不同的网络流量。实验结果表明,该协议不仅能够提高树形拓扑网络中节点的通信效率,能减少子节点的等待时间。     

室内可见光通信混合组网方案的设计与实现

本文提出一种基于可见光通信混合的组网方案,该方案中下行数据由LED阵列发送,上行数据通过wi—Fi网络发送。基于该混合组网,还提出一种室分复用机制,实现了多房间之间的室内宽带通信。通过该室分复用机制,混合可见光通信网络的吞吐量可得到显著提高。此外该混合组网中还可实现用户的定位和主动切换。实验平台验证了该混合组网的架构、室分复用和主动切换算法。     

认知无线电思想在ZigBee无线传感器网络中的应用

本文将认知无线电的思想在基于ZigBee技术的无线传感器网络中进行应用尝试,提出一种新的多频多跳的Ad-hoc组网方法。该方法充分利用现代高级无线射频芯片对信道占用情况的能量检测功能,解决了传统网络采用时分复用的方法时对信道的利用率不高的问题。针对该方法只在组网开始时对信道进行静态频谱分配的不足,本文给出了进一步改进的建议。改进后的算法具有依据射频情况智能地判决是否进行信道切换的功能。     

基于CAN总线的轮询通信系统设计

针对传统CAN总线通信系统基于仲裁发送机制所存在的通信通道易堵塞、实时性、可靠性差问题,设计了CAN总线节点轮询通信系统。系统CAN总线通信机制为采用主从控制下的节点轮询方式。最后,通过实验完成了CAN轮询通信测试,结果表明,CAN通信实时性高,整机运行稳定、可靠。     

基于TDMA的LoRa通信网络设计

针对LoRa通信技术具有长距离传输和抗干扰能力强但只支持半双工通信的特点,提出一种基于TDMA的通信组网方法。该方法通过划分信道和时隙可在同一个信道下容纳多个通信设备,在信道资源有限的情况下可充分利用信道。基于LoRa的UE设备以星型组网的方式接入基于LoRa的中心基站,中心基站可以控制接入的设备以及对信道时隙管理,加上适当的网关还可以接入互联网。为提高信道时隙的利用率以及手持UE人员的活动范围,采用随机接入中心基站的方法。根据该通信组网方式的特性,设计出对应的上下行通信协议和对UE添加唯一标号,这很好地解决了接入基站过程中的竞争冲突。实验测试表明基于TDMA的LoRa组网能随机接入中心基站扩大使用人员的活动范围,并提高信道利用率。     

WMN中基于循环补偿的公平调度算法

针对无线Mesh网络(WMN)中数据包调度方案公平性欠缺的问题,提出一种基于循环补偿的公平调度算法。该算法将Mesh节点中需要发送的数据包缓存在各自的数据流队列中,轮询处理队列的调度请求。利用信道状态监测机制确定队列的信道特征,通过循环补偿模型将队列调度过程划分为发送、补偿、休眠3个时期,各时期循环执行实现通信数据流间的平衡调度。仿真结果表明,该算法在公平性和吞吐量方面的有效性。     

中小型Ad hoc网络信道接入协议研究

在介绍了Ad hoc网络的概念及特点的基础上,系统地论述了Ad hoc网络的多址接入技术,并针对基于时分多址接入的网络系统提出了一种改进的无线自组网信道接入协议--信道预约多址接入协议.该协议通过对物理信道的动态划分,将控制信道与业务信道相分离,实现了网络控制信息和业务信息的无冲突发送,改善了网络的信道利用率和传输的可靠性.     

5G切片架构下具有重传机制的轮询系统研究

面对海量应用场景及客户需求,传统的轮询系统方案不能满足轮询系统中每个站点所需要的服务质量要求。为降低系统时延,适应更大的网络规模,提出基于5G网络切片的轮询方案。将5G网络切片划分为增强型移动带宽切片、海量机器通信切片和高可靠低时延通信切片,再将这3类切片各自划分出N个更低层子切片,构建3个独立的具有重传机制的完全服务轮询模型。信息分组按照先进先出的规则进入各子切片,由通用服务器进行统一发送。在此基础上,采用概率母函数及马尔可夫链建立非理想信道环境下基于5G网络切片架构的轮询系统数学模型,推导系统平均排队队长和平均等待时间的精确表达式,进行信息分组出错概率和重传阈值与轮询系统性能之间的定量关系分析。基于Matlab的仿真实验结果证明了该模型的正确性,其较重传门限服务时延更少,能够为非理想信道环境下基于5G网络切片架构的轮询系统分析提供一种快速评估机制。     

流量自适应LoRa网络防碰撞路由算法

LoRa无线技术的数据传输速率低,适合星型组网,现有的星型网络防碰撞轮询机制在大容量网络中性能不佳.基于信道竞争退避算法和分簇混合路由两方面,提出了适合LoRa网络的数据传输防碰撞算法,能自适应网络流量的变化.通过NS2软件仿真验证,在大容量LoRa网络中,算法改善了能耗、吞吐量和传输延时等方面的性能,提高了数据传输效率.     

无线传感器网络的T5743芯片接收节点设计

无线传感器网络节点是一个微型嵌入式系统,有采集、发送、接收数据等功能,本文以无线通信技术为基础设计网络接收节点,采用RF射频接收芯片T5743的网络接收节点,达到了网络节点数据的短距离接收,并降低接收数据的误码率,实现传感器数据无线通信。     

无线传感器网络RCF-MAC协议研究

射频充电（ RFC）技术是一种通过基站发射射频电波为传感器节点补充电量的新兴技术。但在RFC无线传感器网络中,多基站同时发射能量时产生的能量干涉衰减现象会明显降低充电效率,此外,能量传输与数据通信共享信道会降低整个网络的吞吐量。针对上述问题,提出了RFC—MAC协议,为提高充电效率,将请求充电传感器节点周围的基站按距离分为两组,两组基站分时能量传输,以避免能量干涉衰减现象;传感器网络中设双信道,分别用于能量传输与数据通信,以提高网络的吞吐量。仿真结果表明：RFC—MAC协议显著提高了传感器节点的充电效率和平均网络吞吐量。     

基于Zigbee的无线动态应变测量

ZigBee是一种低速率、低成本、低功耗的短程无线网络协议。利用最新的Zigbee无线传感器网络技术和零漂移数字可设增益应变放大器对传统的应变测量在技术上进行改进,使得应变测量更方便、灵活和准确。作者给出其测量方案的精密激励电源、仪表放大电路、DAC调零和射频硬件电路以及Zigbee无线网络协议软件设计。所设计的应变测量模块具有体积小、精度高、功耗低、配置灵活的特点。实际应用表明,该设计满足技术方案的要求并已成功地应用于桥梁和机械应变测试系统中。     

Fabric area network – a new wireless communications infrastructure to enable ubiquitous networking and sensing on intelligent clothing

Pieces of clothing and accessories can now communicate wirelessly with each other to form a data communication and sensing network for ubiquitous mobile-services. The architecture and technology of the fabric area network (FAN) will be described, and how a network of emission-safe, low-power and low-cost wireless links can be easily implemented on clothing. Because the range of the RF communications is restricted to the surfaces of the clothing, interference of bandwidth and data security can be easily controlled. The wireless links can supply power to devices on the clothing. This paper presents the working prototypes and the research work in progress.     

Linux服务器下多网口负载均衡算法的研究

网络存储架构需要一个高可靠性和高可用性的后端存储服务器来提供网络存储服务,而单网口配置制约了服务器数据传输性能。目前Linux内核bonding技术已经实现了将多个物理网口聚合为一个单一虚拟网口的方法。但这种不对称的技术在实现接收数据负载均衡时,只是通过ARP协商机制实现静态分配多网口,因此在实际应用中存在性能上的缺陷。鉴于此,在对现有的相关技术和算法进行研究后,提出了另外一种在此基础上改进的算法,即基于适应性负载均衡的动态接收算法,利用netfilter等技术对此算法进行了实现,进行了实际测试验证。新算法能显著提高多网口服务器接收数据时网络传输吞吐率。     

基于H∞滤波能量预测中继选择协作传输技术*

研究了一种适用于分布式移动无线传感器网络数据传输基于能量预测的协作通信技术。针对无线传感器网络,协作数据传输技术难以有效解决无线网络动态拓扑结构、带宽和能量受限等问题,建立了一种基于H∞滤波器相邻节点剩余能量预测的分布式中继选择机制,并在此基础上建立数据协作传输技术。该技术充分利用无线信道的广播特性,首先根据H∞滤波器预测节点剩余能量,然后根据剩余能量值选择最大者作为协作节点,最后根据无线信道质量在放大重传和解码重传机制之间进行自适应调整。数学分析表明,H∞滤波器可以准确地预测节点的剩余能量,同时该协作传输技术能够显著提高无线传感器网络的资源利用率和系统吞吐率,有效延长网络寿命。     

DTN技术在舰艇编队通信中的应用研究

提出了在基于异构多子网互联和通信链路频繁中断的舰艇编队网络传输系统中,使用容迟/容中断网络技术构建DTN网络覆盖层,阐述了DTN网络架构下的编队网络数据传输机制。结合舰艇编队通信网络的特点,提出了适合编队网络信息传输的存储-携带-转发模式。仿真结果表明,与传统网络路由机制相比,DTN网络架构可以有效地提高网络的递交率和数据包的传输延时,有效地缓解舰艇编队网络环境下通信效率低下的问题。     

基于ZigBee的便携式数据采集终端的设计

为了满足工业现场无线网络对数据采集终端节点性能的要求,在深入研究ZigBee技术的基础上,设计了一种基于ZigBee无线网络传输技术的便携式数据采集终端。终端以LPC2138微处理和CC2430射频芯片为核心,间隔固定时间自动采集前端传感器数据,并通过无线监控网络与监控中心通信,完成现场参数数据的采集、处理、传输和存储。     

基于C#的极低功耗无线网络温度监测系统的上位机软件设计

由包含MSP430单片机和nRF24L01射频收发器的无线传感器节点组成的无线传感器网络具有功耗低、节点体积小等特点,能实现随机分布的传感器网络自组织,可以广泛地应用于各类无线数据通讯、环境监测、安防系统等领域。文章介绍了采用C#语言编写MSP430单片机与PC机之间的串行通信软件的方法,分析了基于C#的极低功耗无线网络温度监测系统的上位机软件设计技术。