MaD‐WiSe: a distributed stream management system for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSN) are composed of several sensors having limited memory, processing power, communication bandwidth, and energy, which cooperate in performing a given task. The use of the database paradigm has emerged in the last few years as a viable solution to manage data in such a context. In this paper we present the MaD‐WiSe system, a distributed query processing framework that moves the processing of the query into the network. MaD‐WiSe reconsiders various aspects related to database system design and it reinterprets them according to the WSN constraints and requirements. In particular it considers the aspects related to the definition of a query language to formalize the queries, a stream model to manage data acquired by the sensors, a query algebra to define the operators that actually perform the query, and energy efficiency and query optimization strategies for saving energy. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

无线传感器网络Top-k多查询算法

针对无线传感器网络中多个Top-k查询问题,提出了一种Top-k多查询处理的算法,对接收到的多个Top-k查询请求进行预处理,预处理依据是约束条件,得出两类不同的查询集合:单约束条件的多查询和多约束条件的多查询。针对单约束条件的多查询提出了ETOP算法,该算法首先对排在时间序列最前面的Top-k查询请求进行基于网内处理,然后把查询结果存入基站缓存,并把结果的最小值设定为阈值传输到各个节点,再根据后续查询请求的查询范围进行相应的查询,从而快速地获得Top-k查询结果。实验表明:Top-k多查询方法在能够很好地实现查询的同时,减少了无线传感器网络中的传输消耗和能量消耗。     

无线传感器网络中的能效优化路由算法*

根据无线传感器网络节点能量消耗和网络生存周期的特点,通过建立动态规划能量优化模型,在路由总能耗满足能量阈值约束条件下,均衡消耗网络中各节点能量,在此基础上提出一种适合无线传感器网络的动态规划路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期并降低节点的平均能耗。     

农田环境信息监测的无线传感器网络节点设计

针对电子信号干扰、能耗大等因素对通信能力造成的影响,设计了基于低功耗微处理器MSP430的无线传感器网络节点.通过使用MCU的不同工作模式和对无线射频模块的不同状态等节能措施,增强了节点通信能力,大幅度降低了节点的能耗.经过背景项目实际农田环境的测试证明:节点不仅能够完成对农田环境要求信息进行准备采集,网络通信效率也得...     

月球环境下无线传感器网络节点的设计

讨论了月球环境对无线传感器节点的影响;调查与分析了现有的无线传感器节点,对其中的几种著名节点作了简要介绍,并分析了它们对月球环境的适应性;介绍了月球环境下的一种无线传感器网络(WSNs)节点的结构,并从节点的角度讨论了将WSNs用于月球表面要解决的主要问题和关键技术。     

优化无线传感器网络寿命的动态路由算法

针对多跳无线传感器网络能量受限的特点,以提高网络寿命为目标,建立基于最大最小节点寿命的线性规划网络模型。当传感器节点失效时,根据网络的拓扑结构动态更新节点的路由。仿真分析结果表明：基于网络拓扑结构变化动态更新节点路由的方法能够拓展网络寿命,大幅度地增加基站接收信息的数量和提高节点能量的使用效率。     

无线传感器网络访问控制的研究进展

针对无线传感器网络安全研究中访问控制所面临的安全挑战, 归纳和总结了目前国内外在该领域的相关研究和现状, 然后对现有的安全访问控制方案进行了系统的分析和比较。对无线传感器网络安全访问控制的研究方向、进展和趋势进行了探讨。     

无线传感器网络中数据融合算法研究

在提供高效的数据融合的同时保障数据的安全是无线传感器网络的研究的一个具有挑战性的问题。本文为加法融合函数设计了一种具有隐私保护功能的数据融合算法——基于分簇的安全数据融合。该算法利用了分簇协议和多项式的代数性质。其优点为带来的通信开销较小。研究的主要目标是提高无线传感器网络中数据融合效率的同时,保证数据的安全性。     

无线传感器网络中一种改进的密钥管理方案

提出了一种用于无线传感器网络中的改进的矩阵密钥预分配的方法。该方案能够支持网络拓扑结构的变化,并且能动态管理密钥信息,从而解决了密钥泄漏等问题。同时基于分簇结构,该方案能减少普通传感器节点的通信和计算开销,节约存储空间,从而解决普通节点资源受限的问题。仿真结果显示,与已有的一些密钥方案相比,该方案提高了网络的安全性,减小了存储空间。     

实时无线传感器网络的跨层优化设计

首先概述了当前传感器网络的特点和发展现状,然后提出一种实时无线传感器网络的跨层设计方案,并详细阐述了该体系结构中各层的主要功能,最后总结了该优化设计。     

无线Ad Hoc传感器网阴影衰落环境下连接性

连接性是在设计和仿真无线Ad Hoc传感器网时需要确定的重要基础性问题。在理想环境和阴影衰落环境下,在网络节点采用均匀分布时,对无线Ad Hoc传感器网的连接性采用网络覆盖的方法进行了理论计算,得出了在一定的范围中网络保持连接时所需的最少网络节点数nm in与最小节点发射半径Rm in的精确公式,这为在实际工程应用中的网络设计提供了重要的理论依据。     

无线传感器网络中数据查询处理算法研究

提出一种改进的定向扩散路由,将传感器网络分簇,查询兴趣由sink节点发,只在各簇头节点扩散,簇头以广播的方式在簇内发散兴趣消息,簇成员将感知数据传送到簇头节点,簇头负责将收到的数据进行融合后传到sink节点。仿真结果表明,改进后的查询路由比典型的查询路由定向扩散具有更高的能量有效性和更低的时延,能较好地延长网络的生命周期,提高了传感器网络数据查询处理效率。     

基于节点分布密度的传感器网络查询处理机制

为了使传感器网络在进行数据查询时降低能耗和提高网络生命期,引入了一种分布式查询处理机制。这种机制是先将查询分发到网络后再进行优化,这种方法更具有针对性,优化效果也更明显。分簇路由协议与分布式查询有着天然的结合点。每个簇头相当于传统数据库中的一个索引,负责查询的分析、优化和数据融合。簇头根据本区域的节点分布和数据特性可以自主地选择区域内结构而不受其他区域的影响,这样就可以把每个区域看成一个自治系统,而整个传感器网络就是多个自治系统的集合。结果表明：设计查询处理机制时考虑这些因素可以降低能耗和提高网络生命期。     

无线传感器网络中的被动式红外传感器模型研究

针对公共安全的需要,利用无线传感器网络系统进行区域监控已然成为趋势。通过对系统的物理结构分析提出了一种被动式红外传感器模型。该模型对配备被动式红外传感器的无线传感网络的系统设计具有指导意义。传感器节点的测试以及实时系统的试验验证了模型的可靠性。     

无线传感器网络时间同步协议

出了基于层次结构的无线传感器网络时间同步协议。首先以汇聚点为根节点建立一个具有层次结构的树,然后采用成对同步法沿着该树建立一个全网统一的时钟。仿真结果显示该协议能满足无线传感器网络的时间同步要求。     

一种用于无线传感器网络的质心定位算法

在建立定位算法求解数学模型和定位性能描述的基础上,提出了一种无线传感器网络定位算法——去中心化场强加权多跳质心定位算法。该算法对单跳质心算法进行多跳扩展以改善定位比率,并加入场强加权过程和去中心化过程以提高定位精度。通过仿真实验分析可以看到,与原始质心算法相比,此质心定位算法的平均定位误差可下降一半左右,并使节点密度较低情况下的定位比率提高至接近1。     

基于WSN的农业生态环境监控

针对农业生态环境实时监控的需要,以无线射频芯片CC2430为核心设计了基于无线传感器网络(WSN)的农业生态环境监控系统。详细介绍了该监控系统的拓扑结构及软硬件设计思路,采用ML-MAC数据链路层协议并提出基于簇头负载均衡的WSN分簇节能路由算法(CLBCES),进一步降低了功耗和成本,非常适合在规模化农业生产中广泛使用。     

一种无线传感器网络安全方案*

提出了一种无线传感器网络安全方案.它不但提供了一般的安全手段,还支持网内安全处理以延长网络生命期以及概率性多路径冗余传输来识别恶意节点.     

无线传感器网络网格定位算法

根据未知节点必定处于周围一跳锚节点通信半径范围内重叠区域内的基本事实,提出了基于非测距定位的分布式Intersection-Grid-Sector（IGS）定位算法。IGS算法以锚节点通信半径的10%作为网格大小来获取重叠区域,并把重叠区域的每个网格坐标求质心作为未知节点估计坐标的方法。仿真结果表明比Bounding Box精度明显提高,比经典质心提高近20%。     

无线传感器网络中间件的研究

无线传感器网络(WSNs)能量和资源有限、网络动态性强等特点使得终端用户管理复杂的WSNs并不容易,需要中间件的支持。研究不同的WSNs中间件设计方法,对WSNs中间件进行了分类和比较,提出了今后进一步研究的方向。