无线传感器网络中的病毒传播动力学研究

从无线传感器网络的基本特征出发,结合传感器病毒感染过程的具体特点,对无线传感器网络上的病毒传播 动力学进行研究。分别使用均匀随机分布、簇分布、二维高斯分布、随机格状分布方法来建立平面无线传感器网络模 型;结合传染病理论,考虑了无线传感器网络的传播特征以及不同的MAC机制对传感器网络中病毒传播的影响,建 立了无线传感网中病毒传播模型。仿真实验表明,有局部聚集的节点散布方式会加快病毒的传播,而采用休眠唤醒机 制的通信方式能够限制病毒传播的速度,降低病毒在传感器网络中快速扩散的风险。     

移动无线传感器网络中抑制病毒传播模型

为了更好地控制病毒在移动无线传感器网络中的传播,根据传染病学理论建立了改进的病毒传播的动力学模型。该模型不仅在网络中加入死亡节点,还增加了病毒节点在传播过程中的通信半径以及移动和停留两种状态。之后针对该模型建立微分方程组,并进行平衡点存在性和稳定性分析,得出病毒传播的控制和消亡条件,进而分析了节点通信半径、移动速度、密度、易感节点免疫率、感染节点病毒查杀率和节点死亡率等对移动无线传感器网络中病毒传播的影响。最后通过仿真实验表明,调整该模型中的参数可以有效地遏制病毒在移动无线传感器网络中的传播。     

自组织网络病毒传播模型研究

针对现有的网络病毒传播模型不适应自组织网络的问题,以无线传感器网络作为自组织网络的背景,提出一种复杂环境下的自组织网络病毒传播模型.该模型引入描述节点通信窗口开放情况参数以模拟休眠机制;引入描述网络链路好坏的参数以模拟环境影响因素;针对传感器节点资源有限等特征,提出一种抑制病毒传播的方案;使用在网络节点中注入补丁包的方式,完成无线传感器网络对病毒的免疫.通过与经典模型的对比实验证实了该模型对自组织网络具有良好的适应性.     

一种提高无线传感器网络容量的方案

介绍了无线传感器网络容量研究的背景、理论基础和现状,分析和比较了几种当前的研究思路,提出了一种利用波束成形的虚天线技术来提高单节点功率受限条件下的无线传感器网络容量的方案,即利用无线传感器网络中由于节点的高密度而带来的节点间的低成本通信。由数据源节点将信息发送给尽可能多的周围邻居节点,然后这些邻居节点充当波束成形技术中的虚天线将收到的包转发给接收节点,以此增大接收节点所接收到的信号功率,从而提高无线传感器网络的容量。     

层次拓扑结构的无线传感器网络能量模型

能耗效率是无线传感器网络中非常重要的性能指标。为了提高网络能耗效率,研究无线传感器网络中的能量模型是非常必要的。针对无线传感器网络层次拓扑结构模型,根据传感器节点工作能耗特点和在网络中承担的不同角色,推导出普通传感器节点、簇头节点能耗模型;并对单跳和多跳两种传输方式的网络能耗以及能耗最小时的最优簇头数进行理论分析和计算,对比了不同传输方式的网络能耗。通过理论分析推导出网络能耗和最优簇头数公式,将为设计能量有效的无线传感器网络拓扑结构算法和通信协议提供指导和理论基础。     

基于性价比的无线传感器网络能量空洞避免研究

针对当前无线传感器网络能量空洞避免方法影响无线传感器网络中其他性能问题,提出一种基于性价比的无线传感器网络能量空洞避免方法,首先对无线传感器网络生存周期进行定义,并根据无线传感器网络发送和接收数据消耗的能量,建立传感器网络节点的能耗模型,并对模型做出假设,在此基础上,利用IFA-based节点分布策略,通过计算无线传感器网络环带的面积,确定环带中产生的信息量,通过求解环带中节点接收和传输信息的能耗,确定其与总能耗的比例,根据该比例,实现无线传感器网络中节点部署,从而完成基于性价比的无线传感器网络能耗空洞避免研究。实验结果表明,所提方法能够有效提高无线传感器网络中节点的负载均衡度,避免能量空洞的发生,为该课题向应用领域发展提供依据。     

基于博弈理论的农田能量异构网络节点协同资源利用

针对无线传感器网络中耗能不均问题,以及可再生能源节点在农田无线传感器网络中应用的具体情况,将博弈理论引入无线传感器网络能耗问题研究中,建立了基于博弈理论的节点成簇方法,实现提高可再生能源利用率、均衡非可再生能源节点能耗的目标。方法首先建立簇收益与簇内节点收益评估模型,进行簇收益计算、簇内的两类能量异构节点个体收益的计算。在计算簇收益和节点收益的基础上进行节点成簇博弈,使得成簇方案向收益更高的策略空间进行跳转,最终达到博弈中的均衡状态。仿真实验表明,通过博弈进行无线传感器网络成簇,能够充分利用可再生能源节点能量,降低和均衡非可再生能源节点能耗,最终达到延长网络寿命的目标。     

无线传感器网络源节点隐私位置信息保护研究

为了确保无线传感器网络中的源节点位置不被恶意泄露,保障其安全性能与网络能耗均衡,提出一种无线传感器网络源节点隐私位置信息保护方法.以熊猫-猎人位置隐私保护模型为基础,构建一个六元组系统防御攻击模型;利用该模型通过随机数机制得到幻影节点的随机有向漫步跳数,使用概率转发路由把数据包从幻影节点转发到集合节点,减少重叠路径发生的概率,提升源节点隐私位置信息的安全系数.实验结果表明,无线传感器网络源节点隐私位置信息保护方法可以有效降低路径重复概率和数据包传输时延,最大程度保证源节点的隐私安全,且网络能耗较小,具备极高的实用性.     

无线传感器网络室内信道模型的研究*

提出一个无线传感器网络室内环境信道衰落模型,通过对无线信道衰落模型的理论研究和根据无线传感器网络信道衰落测试系统检测的室内外数据的分析,得到无线传感器网络信道衰落模型的各个参数,确定了无线传感器网络室内信道衰落模型。通过实践应用证明,此衰落模型在实际网络的节点部署和节点定位中的作用优于其他无线信道衰落模型。     

水下无线传感器网络节点部署优化研究

为降低水下传感器网络的部署成本,文中对水下无线传感器节点数目和覆盖率进行优化,提出了针对不同网络拓扑模型的水下无线传感器节点部署优化模型。首先,分析不同网络模型对覆盖性能的影响;然后,利用遗传算法求解优化问题,分别以网络节点数目和覆盖率作为适应度函数求解。通过仿真实验验证了该算法的有效性,结果显示:该策略能够在单个传感器覆盖半径减少的情况下以更少的节点数目达到更高的覆盖率,从而降低水下传感器网络节点部署成本。     

风电场2.4 GHz无线信道传播特性试验方法与分析

为解决风电场无线传感器网络节点的部署问题,研究了2.4 GHz频率无线信道传播特性.在设定的6个高度层上,风电场无线信道传播特性基本符合对数路径损耗模型;随着收发节点距离的增加,接收信号强度呈现出递减的趋势,丢包率总体呈现递增的趋势,由于风电场复杂的环境以及强电磁干扰,丢包率在一些时段会出现较大的波动;通过风电场中布置的发送接收节点间的距离、天线架设的高度以及接收到的信号的强度之间的关系拟合建立衰减模型,衰减系数和信号强度与天线高度之间均符合二次多项式关系模型.试验结果表明:该二次多项式关系模型能够为风电场中布置无线传感网络提供依据.     

Directional communication with movement prediction in mobile wireless sensor networks

By introducing mobility to some or all the nodes in a wireless sensor network (WSN), WSN can enhance its capability and flexibility to support multiple missions. In mobile wireless sensor networks, mobile nodes collect data and send data to a sink station. When the sink station employs directional antennas to send and receive data, its communication capability can increase. Using directional antennas implies the transmitters must know the direction or location of the receiver. It is necessary to predict a mobile receiver’s movement to keep the transmitter’s antenna pointing to the right direction. A mobility prediction algorithm is proposed in this paper, which is based on the knowledge extracted from real vehicles traces. The validation experiments indicate that the prediction accuracy rate of the algorithm is 96.5 % and the communication using directional antenna with movement prediction saves about 92.6 % energy consumption with a suitable beam-width and shakehand interval.     

应用无线传感器网络快速定位矿井配电网故障的方法

矿井配电网处于供电网末端,是单端供电系统.针对以上特点,提出了一种应用无线传感器网络的实时在线故障定位方法.该方法利用无线节点的多跳传输行波信号,通过行波的方向和节点的位置迅速判断故障区间.根据该方案设计了由无线传感器节点、无线网关和故障处理系统等组成的故障定位系统,并针对转角和接头给出了节点摆放的一致性原则;给出了利用定向天线和增设转角处节点等有利于无线电波在矿井下传输的措施和网状-线性混合拓扑结构.     

基于定向天线WSNs的水稻田温湿度监测系统设计

针对水稻田中存在的远距离通信问题,利用定向天线通信距离远、方向性好,抗干扰能力强等优点,设计了一种适合水稻田温湿度监测的无线传感器网络(WSNs)系统。节点以MSP430F149单片机作为主控芯片,并以该节点为硬件平台编写了定向天线分簇路由协议和监控终端软件。利用该系统在水稻3个典型生长期:苗期、拔节期和抽穗期进行实验,节点天线所处高度分别为0.5,1,1.5 m,节点的最大通信距离分别为207.4,235.6,258.2 m。进行了温湿度测试实验,结果表明:该系统能够准确监测水稻田中温湿度的变化,各节点间测得的温湿度显示稳定,能够满足水稻田环境信息监测的应用要求。     

无线ad hoc网络中定向连通控制集的局部构造算法

在无线ad hoc网络中采用定向天线模型寻找定向连通控制集（DCDS）是构造虚拟骨干网的有效方法。由于求解最小DCDS问题是NPC的。提出了一种在无线ad hoc网络中构造DCDS的局部启发式算法。该算法同时选择转发节点和转发边,极大地减少了时间开销,时间和信息复杂度分别为O（1）和O（n）。理论分析和仿真实验都证明该算法具有良好的性能。     

基于β分布的无线传感器网络信誉系统

无线传感器网络有其资源受限的特点,单靠密码学和认证无法阻止网络内部的恶意或非恶意攻击以及节点的异常行为。融合了密码学、经济学、统计学、数据分析等相关领域的工具来建立可信的无线传感器网络,提出了一种无线传感器网络的信誉模型。其基本思想是网络中的各节点保存其他节点的信誉,并以此来计算其他节点的可信度。模型中引用了贝叶斯公式来表示、更新和整合信誉,设计了一个基于β分布的无线传感器网络信誉系统。     

一种改进的室内wsn仿真模型

针对室内无线传播模型具有多径传播效应的特性和无线传感器网络协议栈的特点,提出了一种改进的室内无线传感器网络仿真方法。方法使用阴影模型模拟室内无线传播模型的多径传播效应,结合常用的无线传感器网络节点芯片的性能参数预测出无线信号在室内的实际传输距离,并在NS2中以该无线信道模型为基础,以无线传感器网络协议栈为标准,建立了一个改进的室内无线传感器网络仿真模型。仿真模型的测试结果表明该模型在数据包投递率及网络剩余能量的比率上与实际室内无线传感器网络的性能相似。证明建立的模型能为室内无线传感器网络的实际布网和应用提供可靠的依据。     

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.     

无线传感器网络节点实现模型

无线传感器网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、检测技术,由大量无线微型传感器节点组成的新型网络。无线传感器网络节点是构成无线传感器网络的基础。分析了无线传感网络节点的信号处理过程,对比研究了基于微处理器和基于现代信号处理在系统可编程的两种无线传感网络节点的实现模型。采用现代可编程实现的无线传感网络节点模型体积小、功耗低、速度快。基于微处理器的节点具有极大的灵活性。