基于UWB的无线传感器网络跨层优化模型研究

跨层设计是提高无线传感器网络整体性能的一种有效方法。在综合考虑MAC层调度、物理层功率控制、网络层路由三方面因素的基础上,结合超宽带技术大带宽、低信号功率的特点,以实现网络最大数据传输速率为目标,构建了基于超宽带技术的无线传感器网络跨层优化模型。仿真实验表明：模型最优解可有效提高网络数据传输速率;物理层功率控制对优化结果有着至关重要的影响。这证明以构建、求解优化模型的方式解决跨层设计问题是切实可行的,同时也为解决大规模超宽带传感器网络数据传输问题提供了一条新的解决思路。     

无线传感器网络中的跨层安全设计

无线传感器网络(WSNs)发展迅速,可广泛应用于军事、工业及科学等领域。传感器网络在无线信道中工作,其节点有限的能源、计算能力、存储能力使得其面临着严重的安全问题。已提出的许多安全方法都基于分层设计的概念。分析了分层安全设计的局限性,回顾了现存的W SNs的安全设计方案,提出了一些新的跨层解决办法,并指出了传感器网络中跨层安全的研究方向。     

移动性无线传感器网络吞吐量跨层优化

采用跨层优化方法,分析了移动性无线传感器网络点对点链路的吞吐量优化问题。首先推导出吞吐量的理论表达式;以最大化吞吐量为目标,采用一种基于分层优化的数学框架,分别得到物理层最优符号速率、最优调制星座体积和MAC层最优数据包长;在此基础上,通过联合优化物理层参数和MAC层参数实现了链路吞吐量的最大化;最后提出了一种基于节点间通信距离的自适应跨层优化策略。仿真结果表明,与传统的分层优化相比,跨层优化后链路的吞吐量性能得到了明显提高。     

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。     

基于OPNET的无线传感器网络节点跨层设计

无线传感器网络是一类由大量位置相对固定的节点所组成的无线通信网络,其节点能量、计算和通信能力都非常有限,因此,传统网络的层次设计和网络协议都难以应用到无线传感器网络中。为解决这些问题,该文在传统网络层次设计思想的基础上,提出了适用于无线传感器网络节点的跨层网络模型,基于OPNET网络仿真工具实现了节点的跨层网络模型设计,在此基础上实现了无线传感器网络中路由选择和数据汇聚等典型应用的仿真。结果表明,新的跨层网络模型能够很好地描述节点各个层次的功能,便于网络协议的综合设计和集中优化。     

无线传感器网络吞吐量的自适应跨层优化策略

采用跨层优化方法,分析了无线传感器网络点对点链路的吞吐量优化问题。首先推导出吞吐量的理论表达式;随后以最大化吞吐量为目标,采用一种基于分层优化的数学框架,分别得到物理层最优符号速率、最优调制星座体积和MAC层最优数据包长;在此基础上,通过联合优化物理层参数和MAC层参数实现了链路吞吐量的最大化;最后提出了一种自适应跨层优化策略。在不同的信噪比条件下,根据该自适应策略来配置相应的最优物理层参数和MAC层参数,便可以保证链路的吞吐量达到最优值。仿真结果表明,与传统的分层优化相比,跨层优化后链路的吞吐量性能得到了明显提高。     

基于无线传感器网络的跨层设计路由算法

在无线传感器网络中,由于其自身特点的限制,如何使网络中节点的能量损耗最小化成为该网络实用化的主要障碍。文章在综合考虑了路由跳数、节点位置、节点能耗对路由选择影响的基础上,提出了一种融合MAC层和路由层的跨层设计方案。仿真结果表明,该文所提出的算法能显著减少网络能耗,提高能源有效性。     

基于超宽带技术的无线传感器数据传输网络跨层优化研究

通过构建、求解MAC层、物理层、网络层跨层优化模型的方式,对超宽带无线传感器网络数据传输问题进行了初步研究.仿真实验结果表明,以构建、求解优化模型的方式解决无线传感器网络跨层设计问题是切实可行的,物理层信号功率控制、网络层路由对网络整体性能有着至关重要的影响.为超宽带无线传感器网络实际应用提供了必要的理论及实验依据,同时也为解决大规模超宽带传感器网络数据传输问题提供了解决思路.     

超宽带传感器网络跨层优化模型应用研究

跨层设计是提高无线传感器网络整体性能的一种有效方法。在综合考虑MAC层调度、物理层功率控制、网络层路由三方面因素的基础上,结合超宽带技术大带宽、低信号功率的特点,以实现网络最大数据传输速率为目标,构建了超宽带传感器网络跨层优化模型,并提出了适用于大规模网络的数据传输解决方法。实验结果表明,模型最优解可有效提高网络的数据传输速率,同时该优化模型还可用于解决大规模网络数据传输问题。这证明以构建、求解优化模型的方式解决跨层设计问题是切实可行的。     

面向应急监控的无线传感器网络跨层通信设计

面向应急监控应用的无线传感器网络的通信面临着由于网络拓扑的动态性和时变性,以及应急灾难事件突发区域数据量剧增而造成的网络数据传输冲突严重等问题。针对这些问题,提出一种融合物理层功率控制、MAC层的链路调度和网络层路由的跨层通信设计思路,分别给出了集中式和分布式算法,以实现面向应急场景的实时、健壮且低干扰的数据通信。采用NS2进行模拟,实验结果表明提出的算法在应急监控应用中,随着设定灾难模型蔓延和扩大以及数据源增加的情况下,都具有良好的数据投递率、实时性和能量效率;提出的机制适用于各类型灾难应急场景,与同类研究相比具有其优越性。     

无线传感器网络中一种优化的隐式跨层传输控制算法

为了提高无线传感器网络的传输质量,对Ad Hoc网络中一种隐式逐跳的跨层拥塞控制协议做了改进.通过路由层、MAC层与传输层合作,使得隐式逐跳的传输控制协议在无线传感器网络中能够适用.路由层采用静态路由协议,设置2个目的接收节点来防止洪泛产生.在传输层通过引入相对信息熵理论实现隐式确认,以提高数据传输的可靠性.在MAC层根据节点距拥塞区域的跳数来决定信道竟用的退避时间.跨层设计有效地解决了无线传感器网络中的传输控制问题.通过Matlab仿真证明:与现有的传输层协议相比,改进的方法能降低网络的负载,增加网络的吞吐量,减少网络的延迟和丢包率.     

基于TinyOS的传感器网络节点物理层的设计与实现

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。基于低功耗、短距离、RF收发芯片TR3000设计的无线通信硬件平台上,设计并实现了基于TinyOS的WSNs节点物理层,提供了无线分组收发、载波侦听以及休眠与唤醒的功能。测试结果表明:该方案具有较低的传输误码率,完全满足了设计需求。     

矿井巷道WSNs等腰三角形节点覆盖模型

根据矿井巷道空间为线性空间,而已有的正多边形节点覆盖模型会受到巷道宽度的限制,导致节点部署冗余度过高和成本昂贵的缺点,提出了矿井巷道无线传感器网络(WSNs)等腰三角形节点覆盖模型。在一次、二次以及三次覆盖下,得到了相邻节点之间距离与覆盖度的关系。实验表明:正方形与正六边形覆盖模型的节点冗余度分别为77.78%,89.7%,而等腰三角形三次覆盖模型则为40.03%。等腰三角形节点覆盖模型降低了节点的覆盖冗余,且更加适用于矿井巷道。     

无线传感器网络中基于组合框架的贝叶斯信任模型*

针对无线传感器网络的特性,提出一种基于组合框架的贝叶斯信任模型(Bayes trust model based oncombinatorial frame,BTM-CF)。该模型将通信可信与数据可信、直接通信和间接通信的信任区分开来,搭建多种信任综合评估的组合框架,进一步完善信任评估的考虑因素;利用贝叶斯定理处理通信可信与数据可信之间的关系,减少了信任机制建立、维护和更新本身消耗的能量,满足了节能的需求。通过对实验结果的分析,BTM-CF能够敏感地识别自私节点或被盗用节点,当网络中存在多个节点盗用时,算法具有较好的健壮性。     

Energy-saving PPM schemes for WSNs

Energy conservation is a critical problem in recently-emerging wireless sensor networks （WSNs）. Pulse position modulation （PPM）, as an exploring-worthy modulation format for energy efficiency, is tailored for WSNs into two schemes, mono-mode PPM and multi-mode PPM, in this paper. Resorting to an idealized system model and a practical system model, which combine the power consumptions in transmission and reception modules of nodes with the idealized and real- istic battery characteristics, the battery energy efficiencies of mono-mode PPM and multi-mode PPM are evaluated and compared. To minimize the battery energy consumption （BEC）, these schemes are further optimized in terms of constellation size M for a link in path-loss channels. Our analytical and numerical results show that considerable energy can be saved by multi-mode PPM; and the optimization performances of these schemes are noticeable at various communication distances though their optimization properties are different.     

基于最优连通功率控制的WSNs跨层路由优化算法

针对非连通区域节点空洞效应和热点区域节点间通信干扰导致的路由服务质量（QoS）下降问题,提出了一种基于最优连通功率控制的无线传感器网络（WSNs）跨层路由优化算法。算法采用自适应最优连通功率控制策略,在避免路由空洞产生和保证网络连通性条件下,降低热点区域节点数据转发竞争干扰;通过位置信息、剩余能量和干扰等级的跨层信息交互,动态选取最优转发节点,提高网络整体性能。仿真实验表明：算法能够提高路由（QoS）、优化网络生命周期和降低热点区域通信干扰。     

基于滑模变结构的WSNs跨层拥塞控制算法

针对具有传输控制协议（TCP）传输机制的无线传感器网络（WSNs）节点拥塞问题,在传输层的基础上结合物理层的信噪比（SNR）参数来估计信道状况,不断调整传输模型,实现跨层控制。此跨层方法改变了以往的单层拥塞控制方法,充分利用了WSNs层与层的协作关系,并用基于自适应趋近律的离散滑模控制结构模型作为控制器,过程简单且易于实现。仿真结果表明：该跨层拥塞控制方法具有响应速度快、延迟小、鲁棒性好等特点。     

基于无线传感网的轻量级数字签名系统设计

为了确保传感器网络中传输数据的可靠性,本文设计了一个基于对称密码体制的数字签名系统。系统使用对称密码机制来提高效率,采用硬件加密设备保证共享密钥池的安全,通过使用特定的密钥生成算法解决对称密钥的分发问题。实验结果表明,系统能耗低、效率高,具有很强的实用性。     

基于优化蚁群算法的无线传感器网络信任模型

无线传感器网络(WSNs)会受到很多因素的影响,包括无线链路干扰,缺乏物理保护等,使其对于恶意节点的攻击显得很脆弱,从而成为妥协节点.为了解决这些网络安全问题,提出一种基于优化蚁群算法的信任模型.这个模型由信息素更新、路径质量评估、信任度评估和惩罚与奖励机制构成.此外,为了提高全局信息素计算的准确性,在计算全局信息素时引入了最优解保留策略.仿真结果表明:该信任模型具有更高的性能和可靠性,更加适合WSNs.     

油田钻井现场无线传感器网络信道衰落模型研究

针对油田钻井现场环境,给出一种适合的无线传感器网络(WSNs)信道衰落模型.通过油田钻井现场环境下实测数据的分析处理,得到无线信道衰落模型的各个参数.实验表明:该模型符合油田钻井现场,为无线传感器网络在油田钻井现场的实际应用提供了理论依据.