平坦地面无线信道的大尺度衰落特性

针对近地面无线信道缺乏大尺度衰落模型的现状,选取平坦地面环境为典型研究对象,进行了2.4GHz无线信号沿近地面传播的信号强度测量,通过测量数据的线性回归建立了该地面环境的路径损耗模型.统计参数分析表明,双斜率对数距离路径损耗模型适用于近地面无线信道的大尺度衰落特性表征,突变点位置取决于收发天线高度,路径损耗指数在突变点前小于2,突变点后在2.87～3.74之间.所得模型与传统模型进行了性能对比,结果表明传统模型不适用于近地面无线信道的传播特性表征,本文所建模型更具实际意义.     

障碍物对无线信道影响的试验与研究

针对当前障碍物对无线传感器网络信道影响研究较少的现实,选取433 MHz 和2.4 GHz为载波频率,选择小车、铁网、墙体、铁门等为障碍物,以接收信号强度指数、平均丢包率、路径损耗为测试衡量指标,进行信道传播试验和数据分析,研究了不同障碍物对信道和通信质量的影响。在现有模型的基础上,提出以障碍物为分割点的分段数学模型。试验结果表明,随着通信距离的增加,信号强度会变弱、通信成功率会降低;障碍物空隙减小和厚度的增加,会加速信号的衰减和平均丢包率的增大。同时,以相同障碍物对不同载波频率路径损耗的影响得出,无线传感器网络工作频率越高,路径损耗越大,即在同等障碍物条件下载波频率越高,信号强度越低。利用最小二乘法对验证试验数据进行拟合,得出分段拟合方案的拟合系数R2在0.96 以上,说明采用分段数学模型具有更高的精度。     

Investigation of malware propagation model over wireless sensor network based on nodes' diversity

针对目前无线传感网络中恶意软件模型化工作的不足,在二维元胞自动机基础上提出了节点差异性的恶意软件传播模型.该模型引入了MAC无线信道争用机制和邻域通信距离因素,描述了节点差异度对恶意软件在无线传感网传播扩散的影响.分析仿真实验表明,大规模无线传感网络的节点差异度、无线信道争用机制都对传播行为产生了重要影响,降低了恶意软件的传播速度.与传统传播模型相比,该模型更能够准确描述恶意软件在无线传感网络环境下的传播行为,为无线传感网络安全防御研究提供基础.     

基于能量感知的WSN按需多径路由协议

在无线传感器网络(WSN)按需距离矢量(AODV)路由协议的基础上,提出一种基于能量感知的WSN按需多径路由协议——AODV-EALB。综合考虑链路质量、转发优先级系数、剩余能量和节点接收数据包的信号强度,均衡网络节点能耗。仿真实验结果表明,AODV-EALB协议能降低丢包率,延长网络生存周期。     

机舱内部超宽带无线信道参数仿真

在机舱无线信道传输特性优化问题的研究中,将超宽带无线通信系统应用到机舱环境中,首先需要对机舱无线信道参数特性进行研究,优化信道模型参数.针对机舱环境,采用射线追踪的软件仿真方法来模拟超宽带信号在机舱内部的传播路径,计算信道模型参数.提出采用接收球的反射角误差法,通过信号传播距离、入射角度、反射角度之间的数学关系,来追踪信号传播路径.建立ARJ21机舱内部模型仿真信号传播路径,对仿真数据进行统计分析,得到信道特性参数:簇到达率、簇衰减常数、径衰减常数,以及均方根时延扩展,优化信道特性参数,可为机舱内部信号传输提供参考.     

一种基于WSN的井下无线应急通信节点设计

针对煤矿井下应急通讯应用需求,提出了基于无线传感器网络(WSN)的井下无线应急通信系统架构,设计由微处理器电路、无线收发模块、传感器电路、电源、和天线所组成的井下无线应急通信系统节点,低功耗设计;按照功能开展模块化,提高节点灵活适用性;最后测试了设计节点点对点通信性能,得到相应的距离与丢包率之间的关系曲线;井下无线应急通信有效通信距离达到45 m,能够满足井下大规模应用组网需求.     

大规模无线传感器网络仿真节点随机部署分析

无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点.大规模节点部署的无线传感器网络给实际应用和科研工作带来困扰,甚至无法完成.文章基于OPNET平台,在仿真无线传感器节点和应用层进程模型的基础上,采取接收信号强度指示测距定位技术控制节点传输距离,在一个相对较小的空间区域部署大量节点.仿真模型运行后,分析了网络应用层若干性能,包括网络传输半径、传输半径与能量消耗关系、网络延时和吞吐量,验证了网络拓扑结构的收敛性和合理性.根据多路衰减模型,综合考虑数据分组传输距离与能量消耗之间的平衡,计算出节点传输半径与最大传输半径及最小传输半径的数值关系.     

室内无线传感器网络信道传输模型及统计分析

无线传感器网络在室内的应用越来越广泛,然而相应的无线信道衰落模型的研究却尚未成熟.为此,针对典型的住宅和办公环境进行了无线传感器节点的信道传输衰落特性测试,并对测试数据进行了拟合和建模.拟合结果表明,在大尺度衰落的情况下,所提出的三阶多项式对数距离路径损耗模型能够更好地表征室内环境下的信道衰落情况,对研究室内无线传感器网络的关键技术具有重要的参考价值.     

障碍物对无线传感器网络信道影响试验

为研究常见障碍物对无线信道的影响和构建日常生活环境下安全可靠的无线传感器网络,针对当前典型信道拟合公式精度低的不足,以433 MHz和2.4 GHz为载波频率,选择常见物体为障碍物;以接收信号强度指数、平均丢包率等为测试衡量指标,进行信道传播试验和数据分析,研究不同障碍物对信道和通信质量的影响,提出精度更高的分段数学拟合模型。试验结果表明,采用该文提出的无线信道数学模型具有更高的拟合系数R2;无线传感器网络工作频率越高,路径损耗越大;墙体对无线信道的影响最强,铁架最弱。选择铁门为障碍物进行验证试验,试验结果表明,分段拟合方案的拟合系数R2在0.97以上,分段数学模型可以提高拟合精度。     

基于马尔可夫链的IEEE802.15.4网络防丢包信道访问机制研究

为了降低802.15.4MAC层数据帧丢包率,在分析丢包率的原因基础上,提出了一种基于Markov链的信道竞争机制模型。通过对网络发送、退避和信道检测状态的稳态概率进行数学推导,研究了信道碰撞和数据帧的丢包率分析式;最后研究了参数数据包到达速率、节点数量、误码率、后退指数、后退等待次数对碰撞概率和丢包率的影响。实验结果表明,与节点无休眠态的802.15.4网络相比,节点丢包率平均降低了23.7%,模型较好地描述了提出的MAC层信道访问机制,合理的网络参数设置能够优化数据帧丢包率,研究结果对无线传感网的应用提供可靠传输优化参考。     

Modeling wireless sensor networks radio frequency signal loss in corn environment

In order to arrange cornfield wireless sensor network nodes rationally, fields of corn were studied in signal loss of 2.4GHZ wireless sensor radio frequency signal, and selecting 3 levels of planting density the field random test were carried out with the transmission distance and antenna height as influencing factors, and then curve fitting and analysis were made by MATLAB simulation. Research shows that different planting density has certain influence on signal attenuation degree, when planting density, intensive plants as well as plant’s scattering, reflection and diffuse will be more serious, leading to the increase of slope signal attenuation; in RF signal propagation model, environmental impact factors and antenna height exist linear relationship, establishing the mathematical model, its correlation between theory value and measurement value is in 0.937 and 0.9888.     

植株对2.4GHz无线信号传播的衰减研究

无线传感器网络在大棚生产中的应用越来越广泛,因此对网络通信质量和可靠性提出更高的要求。在温室环境中,无线信号会因为植物的密集度、高度、距离而出现一定程度的衰减,影响网络性能。应用CC2430芯片测量不同条件下接收功率数据,研究植物障碍物与信号源之间的距离同2. 4GHz信号衰减之间的关系,实验结果为节点有效部署和网络拓扑结构优化提供有力依据。     

煤矿井巷无线信道相干带宽的计算

基于矿井巷道电磁波传播多波模理论和射线传播理论,建立了煤矿井巷中无线信号的信道模型。综合考虑传播距离、巷道截面尺寸、载波频率、天线极化、天线位置、介质电参数等影响信道相干带宽的重要参数,推导了煤矿井巷中无线信道相干带宽的公式。在宽为4m、高为3m的矩形巷道仿真上述参数对相干带宽的影响,得出了如下结论:煤矿井巷内的相干带宽与频率成正比,与传播距离、巷道截面尺寸和介质电参数成反比,改变天线在巷道截面的位置对相干带宽影响不大。     

矿井巷道ZigBee无线传输特性研究

在地下平直巷道内模拟井下环境,对矿井ZigBee无线传输特性进行了实验研究。首先选用路径损耗系数模型作为矿井巷道无线传输模型,然后采用两个GAINZ节点分别测试了不同距离下接收信号强度指示的波动性及其受障碍物的影响特性、节点间距不同时的收包率、节点间距不同时的接收信号强度指示值。由测试结果分析得,在平直巷道内,所选取的路径损耗系数模型是可行、准确的,即可用接收信号强度指示来进行测距及定位;平直巷道内的节点间距为30~40 m时,通信是可靠的;路径损耗系数模型在实际矿井巷道内应用时需重新设置参数。     

基于节点差异性的无线传感网恶意软件传播模型研究*

针对目前无线传感网络中恶意软件模型化工作的不足,在二维元胞自动机基础上提出了节点差异性的恶意软件传播模型。该模型引入了MAC无线信道争用机制和邻域通信距离因素,描述了节点差异度对恶意软件在无线传感网传播扩散的影响。分析仿真实验表明,大规模无线传感网络的节点差异度、无线信道争用机制都对传播行为产生了重要影响,降低了恶意软件的传播速度。与传统传播模型相比,该模型更能够准确描述恶意软件在无线传感网络环境下的传播行为,为无线传感网络安全防御研究提供基础。     

基于能耗量化传导的WSN路由探测算法

为了降低无线传感器网络(WSN)路由节点的能量损耗,提高网络的寿命周期,需要进行路由节点的优化分布设计。传统方法采用CSMA/CA有限竞争的信道分配模型进行WSN的路由探测算法设计,实现能量均衡,在节点规模较大和干扰较强时,节能的能耗开销较大。提出一种基于能耗量化传导的WSN路由探测算法,首先建立WSN的分簇能耗调度模型,以能量控制开销、丢包率、传输时延等为约束参量指标进行路由探测的控制目标函数的构建,然后采用路由冲突协调机制进行能耗量化分配,结合WSN传输信道的能量传导均衡模型实现WSN路由的优化探测和WSN节点的优化部署。仿真结果表明,采用该方法进行WSN路由探测设计时网络的能效较高,传输时延和误码率等参量指标的表现优于传统方法。     

有向天线的无线传感器网络病毒传播模型

采用定向感知天线模型建立基于有向天线的无线传感器网络中的病毒传播模型,通过智能监视节点广播的切换天线消息触发无线传感器网络节点使用有向天线,以研究无线传感器网络中的病毒传播。研究结果表明:使用有向天线不仅能够节约传感器节点能量,延长网络生命周期,还能够有效抑制病毒传播,减小无线传感器网络中病毒大规模爆发的风险,而且该模型适用于不同的病毒传播模型和不同结构的无线传感器网络。     

EasiCC:一种保证带宽公平性的传感器网络拥塞控制机制

实用的传感器网络拥塞控制方案不仅需要满足多项网络性能指标,而且必须控制开销很小,提出了一种满足上述要求的拥塞控制机制EasiCC(EasiNet congestion control mechanism).在EasiCC中,数据流源节点将数据报文按比例划分到各优先等级中,各网络节点根据网络拥塞程度动态地、同步地调整报文过滤标准,结合报文过滤标准和报文优先级来调节网络流量,保证了无线信道带宽分配上的公平性;将网络准入控制和队列丢包手段相结合来调整网络流量,保证了网络综合性能指标.EasiCC控制开销很少,已在实际传感器网络平台中实现.模拟验证和实验测试结果显示,EasiCC能够公平地为各数据流分配发报速度和网络带宽,并且在报文传输成功率、传输延迟等性能指标上均有良好的表现.