无线局域网中时延感知的电源管理策略

因为移动需求,无线局域网的节点大多采用电池供电,节能对延长节点的工作时间极为重要.IEEE 802.11标准提出了电源管理策略,即允许无数据传递任务的节点进入体眠模式以节省能耗.对上述策略进行建模与分析,导出了数据包传递时延、节点的连续休眠次数、活跃时间以及节点在活跃与休眠模式之间的切换次数等指标,提出了适用于IEEE 802.11基础设施无线局域网的时延感知的电源管理策略并对之进行数值分析,这种方案可以让节点寻找到最优的休眠时间长度以使能耗最低且满足给定的时延约束.     

基于EAP与VPN的WLAN安全机制的研究

介绍了基于IEEE 802．11的无线局域网（WLAN）的安全机制,在对其安全性进行分析的基础上,提出了将IEEE 802.lx可扩展认证协议（extensible authentication protocol,EAP）与虚拟专用网（virtual private network,VPN）相结合的方案来构建安全的无线局域网,其中虚拟专用网采用作用于网络层的IPSec方式实现,并展望了无线局域网安全的未来。     

基于多条件休眠的802.15.4网络能耗优化方法

针对802.15.4网络能耗优化问题,提出了一种基于多条件休眠模式的媒体接入控制(MAC)层信道接入机制.首先,建立该机制的马尔可夫模型;然后,基于模型对网络主要状态的稳态概率和协议参数进行推导;其次,分析了节点在每个超帧内的平均能耗;最后,研究了数据包到达率、退避次数、超帧指数和最小退避指数对节点主要状态的稳态概率、能耗和节点生存时间的影响.实验结果表明,与节点无休眠态的802.15.4网络相比,节点能耗降低了84.4%左右;与部分条件休眠的方法比较,节点能耗平均降低了62.8%,网络存活时间平均提高了70%.模型较好地描述了提出的网络信道接入机制,合理的网络参数设置能够优化网络能耗性能,也为无线传感器网络(WSN)的实际应用提供能耗优化参考.     

无线传感器网络覆盖质量与节点休眠优化策略

研究网络优化安全可靠性问题,在无线传感器网络中,网络的能量有限,为了降低能耗,针对提高覆盖质量和降低能耗是一对矛盾,需要权衡考虑,可通过使部分节点休眠的方法来降低能耗,为了保持较高的覆盖质量,又需要较多的活跃节点.提出了一种无线传感器网络覆盖质量与节点休眠优化策略,对传感器节点随机冗余部署和随机休眠方案,建立覆盖质量与节点休眠之间关系的理论模型,引进调整覆盖质量与节点休眠的权衡问题,采用粒子群算法寻求两者间的最优化组合进行仿真,验证了模型的正确性及优化策略的可行性,为无线传感器网络节点休眠调度机制的实际应用提供了依据.     

IEEE 802.15.4 MAC协议能耗与时延均衡的GTS调度新算法设计

简述了IEEE 802.15.4 MAC协议中超帧结构和保护时隙(GTS)分配机制,分析了星状网络中信标使能模式下设备节点利用GTS方式通信时超帧结构中各参数对能耗与时延性能的影响.在此基础上设计了一种GTS调度新算法,该调度算法对时延期限小的节点优先进行GTS分配并在满足其时延要求情况下,根据业务量调节超帧结构中的超帧序号SO与信标序号BO,使设备节点能耗降到最低,从而实现星状网络中各节点的能耗与时延均衡,并用NS2仿真评估了调度新算法性能,其研究可为无线传感网络的实时应用系统提供参考价值.     

无线网络在校园网中的应用

介绍了无线局域网及其相关的IEEE802系列协议,并就无线局域网在校园网中的应用提出了一些建议.     

基于IEEE 802.11ah的井下安全监测传感网性能分析

针对煤矿井下特殊通信环境对安全监测无线传感网的需求及现有安全监测无线传感网存在接入设备数量和传输距离受限等不足,提出了将IEEE 802.11ah应用于煤矿安全监测无线传感网,并利用NS-3仿真平台对其传输距离、吞吐量、时延、能耗等性能进行了分析。分析结果表明,IEEE 802.11ah的传输距离远大于传统WiFi通信技术,其传输距离为600m时丢包率仍为0;当节点数较少、网络未饱和时,节点竞争信道冲突和碰撞情况并不严重,IEEE 802.11ah在吞吐量、时延、能耗等方面的性能优势并不明显,但在接入节点数众多时,IEEE 802.11ah能很好保证网络的吞吐量、时延、能耗等性能,网络饱和后随着接入节点数的增加,相比传统WiFi通信技术网络性能的持续大幅下降,其网络性能下降幅度更小且渐趋稳定;IEEE 802.11ah网络上行链路数据传输性能与受限访问窗口参数选取有关,准确选取受限访问窗口参数可以更好地发挥基于IEEE 802.11ah的煤矿安全监测无线传感网的性能优势。     

VoWLAN中基于TDMA的QoS机制的研究

针对无线局域网语音应用缺乏可靠服务质量的情况,提出了一种基于时分多址接入的服务质量新机制。该机制采用了IEEE802.15.3无线个域网的中心调度方式,使用时分多址接入机制控制节点接入信道。并在平均接入时延、时延抖动和分组丢失率三方面对IEEE802.11b、IEEE802.11e和新方案三者的性能进行了对比。仿真结果表明,IEEE802.11b性能最差,新机制的性能在平均接入时延和分组丢失率方面比IEEE802.11e分别改善了20%和50%左右。     

基于OPNET的IEEE802．11信道接入技术仿真研究

信道接入控制技术是实现无线网络节点共享无线信道空间的关键技术。IEEE802．11作为无线局域网的一个重要协议标准,定义了两种信道接入控制方式,分别是分布式协调方式和中心协调方式。本文主要研究了以IEEE802．11协议标准为对象的无线局域网两种信道接入技术的学习和讨论,并运用先进的网络仿真工具OPNET对信道接入技术进行了仿真研究,总结了不同信道接入技术下的无线局域网的网络性能。指出设计网络时需要根据不同情况来选用不同的方式来进行通信。     

IEEE 802.11无线局域网OPNET建模与性能测试

讨论了IEEE802．11无线局域网的建模和性能问题。基于对IEEE802．11协议和目前功能最强大的网络仿真工具OPNET软件的研究。首先分析了无线局域网的各种行为，分别对这些行为单独建模后，通过有线状态机将它们集成而形成IEEE802．11协议支持模块。给出了模型输入输出接口的详细说明。并对网络的性能进行了分析比较。     

面向最小延迟的无线mesh网络时隙分配问题研究

在基于IEEE802.15.4的工业无线传感器网络中,通过时分复用技术来实现节点间并行通信,以提高网络的吞吐量.通常,网络中的管理器根据全网拓扑对网络中的每个连接分配一个超帧中相应的时隙.不同的时隙分配方案中,连接在超帧中活动的顺序也不同,对网络性能的影响也不同.本文研究了不同时隙分配方案在网络吞吐量和数据延迟方面对网络的影响,定性分析了时隙分配方案与数据延迟的关系,并根据mesh结构的特点提出一种使用粒子群优化的算法,用于在网络管理器上对时隙分配进行优化,使得数据延迟最小化,以满足工业无线网络实时性应用的要求.     

基于NS-2的自适应差额IEEE 802.11 PCF轮询机制

在研究无线局域网IEEE 802.11标准点协调功能PCF(Point Coordination Function)机制不足的情况下,针对其中Round Robin轮询机制存在的QoS(Quality of Service)不能得到有效保障的问题,提出了一套自适应差额轮询调度算法解决方案,阐述了算法的核心思想,介绍了调度机制的执行过程,并且通过修改PCF源代码,在网络模拟器NS-2平台上对算法进行了脚本模拟.实验结果表明,自适应差额IEEE 802.11 PCF轮询算法比传统的Round Robin算法在端到端延迟、系统吞吐量和包延迟等QoS服务性能方面都有显著的提高.     

OFDM基带系统的FPGA设计及其同步技术研究

载波和符号定时同步是影响OFDM系统性能好坏的关键因素。针对IEEE802.11a协议,提出了Schmidl&Cox同步算法的改进方案,该方案通过改进协议帧中长训练序列的结构,用延时自相关方法消除Schmidl&Cox算法产生的峰值平台,大大提高了符号定时同步的准确性。在Simulink环境下,用system generator实现了IEEE802.11a基带系统的FPGA设计,整个设计能很好地满足系统功能要求。     

一种IEEE 802.11s树型网络的PREQ广播风暴抑制方案

在IEEE 802.11s的树型网络中,为了解决子节点之间洪泛PREQ维护路由时引发的PREQ广播风暴问题,基于HWMP的表驱动路由,提出了一种限制PREQ广播范围的广播风暴抑制方案。在该方案中,子节点根据自己到根节点的路由跳数设置PREQ的TTL,缩小了PREQ的传输距离,降低了冗余PREQ的数量。实验结果表明,与IEEE 802.11s相比,本方案有效地减小了网络中的路由开销,提高了网络吞吐量。     

基于开源路由技术的低功耗无线路由器研究

移动终端通过基于IEEE 802.11协议的Wi-Fi无线通信技术与互联网相连。本文深入研究了IEEE802.11协议,利用开源路由技术对无线路由器刷入第三方开源固件Open-WRT,并对该固件进行相应的协议修改来降低Wi-Fi功耗,并且将降低功耗后的无线路由器应用于具体的智慧旅游项目。     

一种用于提高802. 15. 4网络性能的区分服务模型

IEEE802. 15. 4作为低速率、低功耗的无线传感器网络标准,其媒体接入控制(MAC)协议的竟争接入时段(CAP)对所有数据帧和节点都采用相同的竞争参数,不能为某些需要服务区分的应用提供很好的服务。针对这一问题,提出了一种基于区分服务的改进IEEE802. 15. 4机制以支持高QoS要求。该机制的主要思想是根据服务质量要求(时延及吞吐量)为不同的数据流分配不同的优先级,对不同优先级数据设置不同的数据帧长度和竟争参数来达到区分服务的目的。与此同时提出一种区分服务的不饱和马尔科夫链模型来分析所提出的机制。该模型评佑了采用此简单但有效的区分服务机制后两种优先级数据的信道接入概率、吞吐量、时延及能耗等性能。分析结果表明,此模型对区分服务起到了很好的效果。     

IEEE 802.11 MAC地址欺骗及其检测技术

对IEEE 802.11协议以及无线局域网存在的安全问题进行了深入的剖析。分析了IEEE 802.11MAC帧头部信息,利用序列号分析的方法,对MAC地址欺骗攻击进行有效的检测,从而提高无线局域网的安全性。     

移动IP中的提前注册切换机制性能分析

介绍了移动IP提前注册切换的原理，具体分析了提前注册切换过程，并在IEEE802．11网络环境中实现了提前注册切换机制。仿真表明提前注册机制大大减小了切换时延，降低了分组的丢失。但提前注册切换机制的性能受二层消息触发时机的影响严重。     

S-MAC与IEEE802.15.4的MAC层信道利用效率研究

提出一种计算MAC层信道利用效率的方法,从成帧效率、信道共享效率和冲突避免三个方面建立模型,对无线传感网络MAC层应用协议S-MAC和IEEE802.15.4进行计算分析,并将此两种协议的信道利用效率与IEEE802.11的信道利用效率进行对比,结合软件仿真说明S-MAC与IEEE802.15.4两种协议的适用范围.     

Performance of IEEE 802.15.4 Clusters with Power Management and Key Exchange

The IEEE 802.15.4 specification is a recent low data rate wireless personal area network standard.While basic security services are provided for,there is a lack of more advanced techniques which are indispensable in modern personal area network applications.In addition,performance implications of those services are not known.In this paper,we describe a secure data exchange protocol based on the ZigBee specification and built on top of IEEE 802.15.4 link layer.This protocol includes a key exchange mechanism.We assume that all nodes are applying power management technique based on the constant event sensing reliability required by the coordinator.Power management generates random sleep times by every node which in average fairly distributes the sensing load among the nodes.Key exchange is initiated by a cluster coordinator after some given number of sensing packets have been received by the coordinator.We develop and integrate simulation model of the key exchange and power management technique into the cluster's reliable sensing function.We evaluate the impact of security function and its periodicity on cluster performance.