新型光纤光栅传感网络及其MAC协议设计

传统光纤光栅传感网络具有灵活性低、移动性差等缺点.提出采用无线通信方式进行数据传输,构建一个新型的光纤光栅无线传感网络.设计了该传感网络的MAC层协议-FG-MAC(Fiber Grating Media Access Control)协议,并与IEEE 802.11协议在时延、吞吐量和能耗三方面进行了比较分析,结果显示FG-MAC协议更适合该新型传感网络.

Abstract：

The conventional fiber grating sensor network is poor in flexibility, mobility, etc. A novel fiber grating sensor networks is introduced, which is based on wireless data transmission. The FCr-MAC protocol (Fiber Grating Media Access Control) in MAC layer is designed, and is compared with IEEE 802.11 protocol in time delay, throughput, energy consumption. The results indicates FG-MAC protocol is more suitable for the novel fiber grating sensor networks.     

光纤光栅传感领域中的组网技术研究

光纤光栅传感技术是目前国内外的一个研究热点,传感组网是该技术的核心技术之一.本文对光纤光栅传感的准分布式传感技术、传感网络技术以及组网中的波分复用(WDM)、时分复用(TDM)和空分复用(SDM)等技术进行了系统的分析,对它们的工作机理、特点进行了分析.     

基于LEACH路由协议的混合光无线传感网络研究

分析了基于低功耗自适应分簇(LEACH)路由协议的无线传感网络(WSN)在不同拓扑形状下的生命周期,并改进了长方形拓扑形状的路由协议。进而针对WSN在某些场合能量有限、易受干扰和安全性差等缺点,在长方形区域中引入分布式光纤传感结构。将传感光纤铺设在环境复杂和外界电磁波干扰大的监测区域,从而提高整个传感网络的生命周期和可靠性。理论分析和仿真结果表明,改进的拓扑和协议在提高可靠性的同时,有效地延长了光WSN的生存时间,性能优于传统LEACH协议。     

基于偏振干涉的光纤光栅无线传感网络系统

将光纤光栅传感与无线传输相结合,建立传感节点光路结构理论模型,分析了结构参数对光纤环镜(FLM)特性的影响。以数学模型为依据,优化了S-MAC协议的工作时间、休眠时间等参数,时延和能耗都有很好的改善。设计了基于保偏结构的光纤光栅无线传感网络(WSN)和基于LabVIEW的参数测定软件、解调系统监控软件。参数测定软件使得系统脱离实验室进入应用领域;对无线网络传输结构和S-MAC协议优化的研究为网络节点的可移动和可重布提供了保障。     

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

光纤光栅传感是光纤光栅的重要应用之一,波长信号的解调是实现光纤光栅传感网络的关键。介绍了布喇格光纤光栅(FBG)传感的基本原理,对比FBG说明了长周期光纤光栅(LPG)的特点。阐述了基于长周期光栅的布喇格光纤光栅的解调技术,详细阐述了用长周期光纤光栅来解调布喇格光纤光栅的具体方案及技术。     

光纤光栅传感器复用新技术

复用技术是实现光纤光栅传感网络的关键.文章在现有的光纤布喇格光栅(FBG)复用技术的基础上,总结了近几年出现的三种新的复用技术来提高FBG的复用能力,并分析了其工作原理、性能和特点.最后,展望了这三种新的复用技术的应用前景,为光纤光栅传感网络的实用化提供了依据.     

光纤光栅传感技术的优势与应用

从光纤传感技术的优势出发,介绍了一种新型功能强大的光纤传感技术-光纤光栅传感器.着重论述了分布式光纤光栅的关键技术和光纤光栅传感器产品的应用情况,分析了光纤传感技术的未来发展趋势.     

分布式光纤光栅传感网络的复用解调技术

波长编码信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一。本文总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,分类评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能。同时,提出了一种新型的、用宽带光源和可调谐光滤波器(TOF)构成的可调谐窄带光源,对测量光栅阵列和参考光栅进行波长扫描,借助光电探测器和信号处理系统实现复用传感系统的解调技术。     

基于光栅的表面等离子体共振传感器的原理及进展

基于光栅的表面等离子体共振(SPR)传感技术是近年来光纤传感领域的研究热点.论述了SPR传感器的工作原理、调制方式和光栅耦合式SPR传感器的理论.介绍了该领域的研究成果,包括利用光纤布拉格光栅(FBG)的空芯光纤SPR传感器、利用FBG或长周期光栅(LPG)的普通光纤SPR传感器、利用平面波导光栅的SPR传感器、利用金...     

基于集成学习的光纤光栅传感网络入侵行为检测

针对光纤光栅传感网络结构复杂，入侵行为检测难度较高的问题，研究基于集成学习的光纤光栅传感网络入侵行为检测方法。选取支持向量机作为集成学习算法的基分类器，计算各基分类器分类光纤光栅传感网络入侵行为样本的误差率，依据基分类器的误差率确定基分类器的重要程度。利用AdaBoost集成学习算法，依据各基分类器的重要程度集成各基分类器，构建最终的集成分类器，利用所构建集成分类器，输出光纤光栅传感网络入侵行为检测结果。实验结果表明，该方法可以精准检测光纤光栅传感网络的远程入侵、拒绝服务入侵等入侵行为，数据丢弃量较低，提升了光纤光栅传感网络的通信性能。     

无线传感器网络环境下基于事件 驱动应用的节能TDMA协议

媒质接入控制是无线传感器网络设计的关键问题之一.由于媒质接入控制协议直接控制着节点无线通信模块的活动,而无线通信模块是传感器节点能量消耗的主要来源,因此MAC协议节能效率的好坏将严重影响网络的性能.基于TDMA的MAC协议具有固有的节能特性,即通过合理的TDMA调度避免传输碰撞以及减少节点空闲监听的时间.本文提出了ED-TDMA协议,一种面向事件驱动的传感器网络应用的TDMA协议.该协议根据当前源节点的数目动态地改变TDMA帧的长度,提高了信道利用率;同时采用位图方式的TDMA调度,极大地减少了TDMA调度的开销,节约了能量.此外,通过引入簇内覆盖的思想,使得簇内的活动节点数目为一常数,同时减少了工作节点的数目,从而延长网络的生命周期,并在一定程度上提高了系统的可伸缩性.实验结果显示,ED-TDMA协议更适用于网络负载较低、节点密度高的无线传感器网络.     

健康监测系统中光纤传感器网络优化布置研究

针对健康监测系统中不合理的传感器布置将影响传感器数据采集的有效性,降低监测系统的精度,以基于光纤Bragg光栅(FBG)传感器网络的结构健康监测系统为研究对象,采用逐步积累法,对系统中传感器网络的优化排布方法进行了研究。首先采用Ansys力学仿真软件建立了试验件的有限元模型并进行了加载试验,然后采用仿真获得的数据对传感器排布位置进行了优化,最后按照仿真研究获得的传感器优化位置在试验件上进行了试验研究。结果表明,试验同仿真结果具有很好的一致性,相对于原始传感器网络的排布方案,在相同的系统监测精度下,优化后的传感器排布方案可以采用更少的传感器;如果采用相同数量的传感器,优化后的传感器排布方案可以获得更高的监测精度。     

基于ZigBee无线传感器网络的智能家居设计

根据智能家居的特点和需求,选用基于ZigBee无线传感器网络技术,实现以其低功耗,优秀组网能力等特点,在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域的应用。介绍了ZigBee网络的特点和应用前景,描述了ZigBee协议,对ZigBee无线传感器网络体系结构做了分析,对于网络的设计和节点的加入等进行了具体的分析和研究,说明了系统能够对家居环境进行良好的监控。     

无线传感器网络路由协议的研究与展望

无线传感器网络是一种新兴的技术,已经引起国内外许多研究学者的关注。针对尚处于研究阶段的路由协议进行详细地分析与研究,首先根据无线传感器网络的分层模型和区别于其他无线网络的诸多特点,说明设计无线传感器网络路由协议的必要性;然后分析现有几种典型的路由协议,重点是分层路由协议的工作原理;最后指出在设计路由协议时应该考虑的关键因素,指明今后的研究方向。     

无线传感器网络协议探究

随着物联网技术的深入发展,无线传感器网络的应用也越来越广泛.然而,无线传感器网络的技术还有待进一步的发展,也促使人们对于无线传感器网络协议的深入探究.本文针对无线传感器网络协议的网络层协议和MAC层协议的分类做了详细的描述和总结,为后续人们进一步研究做好铺垫.     

无线局域网络安全研究

论文通过介绍无线局域网络的体系结构,以及局域网络的应用现状,分析和总结了无线局域网络的安全问题。并通过对系统的假设和对两种类型的节点加入网络过程的详细阐述,提出了一种适用于无线局域网络节点加入的安全协议。最后展望了下一步的工作重点。     

An Energy-Efficient Routing Protocol for Event-Driven Dense Wireless Sensor Networks

The routing energy efficiency of a wireless sensor network is a crucial issue for the network lifetime. In this article, we propose MICRO (MInimum Cost Routing with Optimized data fusion), an energy-efficient routing protocol for event-driven dense wireless sensor networks. The proposed routing protocol is an improvement over the formerly proposed LEACH and PEGASIS protocol, which is designed to be implemented mainly with node computations rather than mainly with node communications. Moreover, in the routing computation the proposed scheme exploits a new cost function for energy balancing among sensor nodes, and uses an iterative scheme with optimized data fusions to compute the minimum-cost route for each event-detecting sensor node. Compared to the PEGASIS routing protocol, MICRO substantially improves the energy-efficiency of each route, by optimizing the trade-off between minimization of the total energy consumption of each route and the balancing of the energy state of each sensor node. It is demonstrated that the proposed protocol is able to outperform the LEACH and the PEGASIS protocols with respect to network lifetime by 100–300% and 10–100%, respectively.