基于WSNs节点权重的网关接入异构网络研究

在无线传感器网络(WSNs)中,虽然现有网关节点的设计已经将多网融合的传输方式引入进来,但很少有综合考虑整个网关节点的性能,包括吞吐量、丢包率、耗电量和成本开销等,并且少有深入探讨多网选择切换方法。针对此现状,引入传感器节点权重的概念,从不同权重的传感器节点需要不同的传输策略出发,以数据上传互联网为目的,提出了一种网关接入异构网络的框架,并在此框架中综合考虑吞吐量、耗电量和接入所需费用3个方面,提出了一种多目标优化的模型,之后给出启发式的近似算法。实验结果表明:在保证传感器网络中数据可靠传输和能耗稳定的前提下,提高了数据传输效率,并适当降低了网关接入异构网络的成本,为网关接入异构网络传输数据提供了一种可靠的方案。     

多网融合的无线传感器网络网关设计

本文基于ARM9平台,设计并实现了一种能与多种通信网络进行数据交换的无线传感网网关。该网关通过多种通信模块的接入,应用多线程技术控制各种通信方式并行执行,实现了无线传感器网络与以太网、GPRS移动通信网、无线局域网等多种网络的互联互通。系统性能测试表明,该网关在吞吐量、时延、丢包率等性能指标上都有较为优越的表现,完全可以在实际网络环境下高性能的运行。     

基于网关的ZigBee网络与Internet互联框架

针对如何将ZigBee网络与Internet紧密融合的问题,提出一种网关设计方案.介绍了工作在传输层的互联网关,在分析此网关不足的基础上,根据面向服务的网络中间件思想,提议网关的体系结构.包括服务注册、服务绑定、服务调用和取消服务4个模块,以实现为用户提供服务的透明性;同时,为了减少ZigBee网络节点占用的IP地址数目,服务调用模块中使用传输层网关的协议转换方式.该网关从网络协议和服务两个角度实现ZigBee网络和Internet网络的互联,通过分析和比较证明具有用户透明性、业务提供方便等特点.     

传感器网络中基于域的聚集算法

聚集运算是传感器网络查询处理中最重要的一个运算。提出了一种基于域聚簇的网内聚集算法PIA。在PIA中,首先结合传感器网络的节点特性和位置信息,提出了一种基于域的分布式数据汇聚模型,把传感器网络按域划分来构建连通核,查询只需在连通核中寻径,因而能明显降低寻径时间复杂度并且具有更好的分布性。在PIA中,核心节点把当前路径中的Max和Min值传送到节点上,如果节点的值不符合要求就放弃本次传送,因而能够明显减少数据的传送次数,从而达到节省能量的目的。理论分析和实验表明该算法较传统算法在节省能量上有较好的表现。     

基于TD-SCDMA的物联网网关的研究

物联网网关网络接入技术对网关性能高低具有很大的影响,针对传统网关系统的缺陷,提出了一种基于TD-SCDMA技术的物联网网关设计方法,给出了网关的硬件设计方案和主要软件设计思路,完成不同网络之间的协议转换.实验表明,系统能够实现无线传感器网络和Internet网络的互联并且有效地提高了网关速率和稳定性.     

基于WSAN的道路积水监控系统的设计与实现

强降雨及城市排水系统的老化,使得城市道路低洼处积水严重,对市民人身安全、财产、路基、城市交通产生不容忽视的影响;针对该问题,采用无线传感器/执行器网络(WSAN)技术,设计了道路积水监控系统;该系统分为传感/执行层、网络层和应用层三层;传感/执行层的传感器节点使用超声波传感器采集积水信息,执行器节点使用执行器水泵进行排水;网络层网关及汇聚节点使用ZigBee网络和GPRS网络相结合来实现传感/执行层与应用层之间的数据双向传输;应用层服务器储存采集的道路积水信息,调用百度地图API将实时信息显示在web端,并通过网络层发送指令控制积水区域内的执行器水泵动作,实现闭环控制;该系统能够简洁有效地实现道路积水信息的实时共享,可以实现及时排水,具有实际的应用价值。     

基于Zig Bee的无线传感器网络大气监测系统设计

大气污染问题突出且日益严重,对大气环境实时准确地监测具有重大社会意义。现有的监测手段实时性差、维护困难,难以满足实际需求。针对上述情况,设计了一种基于Zig Bee技术的大气监测系统,并详细阐述了系统的整体框架结构和实现方案。系统包括无线传感器网络和远程监测中心2个部分。其中无线传感器网络包括传感器节点和网关节点。传感器节点以CC2530为核心搭建,负责采集大气环境数据并通过多跳方式将数据实时发送至网关节点;网关节点以LPC2138为核心搭建,负责汇总传感器节点的数据并通过GPRS实现与远程监测中心的通信。远程监测中心使用在Microsoft Visual C++6.0环境下编制的监测软件,通过网络模块完成数据接收、显示及存储,为用户提供一个友好的人机界面。     

基于ZigBee的无线传感网络网关的设计

文章介绍了一种基于ZigBee协议的无线传感器网络的网关设计整体方案.以Intel PXA270为核心处理器,处理器通过以太网接入芯片、GPRS模块、符合IEEE802.15.4协议的CC2430射频芯片,分别接入以太网、GPRS网络和无线传感器网络.移植精简的嵌入式TCP/IP协议,分析Z-Stack协议栈,实现两种...     

传感器网络中基于平均剩余能量的数据汇聚节点选择算法

针对如何根据变动的网关节点在网络内部选择合适的数据汇聚节点以传输采集的数据这一问题,综合考虑节点剩余能量和距离因素,提出了一种基于平均剩余能量的数据汇聚节点选择算法,以均衡节点能耗、延长网络生命周期。与基于最大剩余能量的数据汇聚节点选择算法比较,证明该算法能够在保持相近生命周期的情况下大大减少计算量,更适用于资源有限的传感器网络。     

基于水平集的围猎式水下传感器节点布置研究

水下传感器网络作为一种探索和开发海洋的新方法,在人类不易接触的水下区域的探测和监测中发挥着重要作用,是无线传感器网络领域研究的热点.在水下空间中传感器节点如何自主调整位置实现对"兴趣域"的覆盖和监视是一个重要课题.该文引入水平集理论LSM,提出了一种基于水平集的围猎式水下传感器节点布置方法.在该方法中网关节点根据传感器...     

Efficient solution techniques for the integrated coverage, sink location and routing problem in wireless sensor networks

Sensors are tiny electronic devices having limited battery energy and capability for sensing, data processing and communicating. They can collectively behave to provide an effective wireless network that monitors a region and transmits the collected information to gateway nodes called sinks. Most of the applications require the operation of the network for long periods of times, which makes the efficient management of the available energy resources an important concern. There are three major issues in the design of sensor networks: sensor deployment or the coverage of the sensing area, sink location, and data routing. In this work, we consider these three design problems within a unified framework and develop two mixed-integer linear programming formulations. They are difficult to solve exactly. However, it is possible to compute good feasible solutions of the sink location and routing problems easily, when the sensors are deployed and their locations in the sensor field become known. Therefore, we propose a tabu search heuristic that tries to identify the best sensor locations satisfying the coverage requirements. The objective value corresponding to each set of sensor locations is calculated by solving the sink location and routing problem. Computational tests carried out on randomly generated test instances indicate that the proposed hybrid approach is both accurate and efficient.     

传感器网络安全投资的演化博弈分析

针对传感器网络中的安全投资问题,建立安全投资的对称演化博弈模型和安全攻防的不对称演化博弈模型。通过对2种模型中的复制动态及进化稳定策略分析,得出安全投资成本及攻击成本是影响传感器网络安全问题的关键因素。找出安全投资及攻防对抗的规律和长期稳定趋势,提出解决传感器网络安全性问题恶性循环的建议,为传感器网络安全性的演化博弈分析提供一种方法,该方法对解决传感器网络中的安全投资问题具有一定的参考价值。     

基于TEEN协议和BP神经网络的WSN数据融合模型

针对无线传感网感知数据中含有大量无效或冗余数据的现象,本文提出了一种基于TEEN协议和BP(Back Propagation, BP)神经网络的数据融合模型。该模型利用三层BP神经网络描述簇结构,通过TEEN阈值过滤非必要信息,在簇结构信息传输过程中运用神经网络功能函数处理大量感知数据,从中提取感知数据的特征值并转发至汇聚节点。实验仿真表明,该模型无论在数据通信量、使用寿命及网络消耗上都优于TEEN协议,在降低网络通信量和网络能耗的同时提升了网络的使用寿命,大大提升了数据采集的效率和性能。     

基于自组织神经网络的煤矿安全预警系统

结合煤矿安全生产的具体要求,将自组织神经网络原理运用于煤矿安全预警问题中,建立了多指标综合评价的安全预警系统网络模型,并以实测数据为例对所建模型进行了训练和检验,研究结果表明,该网络性能良好、预测精度高且简便易行,是安全综合评价的一种有效方法.     

基于情境上下文感知的温度监测与警报系统

在智能家庭OSGi网关上建立了一个情境上下文感知计算框架,研发了一个单总线测温网络,在框架内实现了智能家庭环境中的情境温度上下文感知计算服务。以温度上下文为中心,通过框架基础服务整合电力总线电器控制服务、GSM网络通信服务等,构成智能家庭环境中基于情境上下文感知的温度监测与警报系统。     

基于模型参考和神经网络的传感器动态补偿器的设计

为了改善传感器的动态响应特性,提出了一种动态补偿器的设计方法.该方法在传感器后接一基于模型参考自适应方法的动态补偿器,并利用BP神经网络算法不断在线辨识补偿器参数,使其始终工作在最佳参数下,实现动态性能的在线补偿.试验表明,对动态品质较差的双孔悬臂梁式压力传感器进行在线补偿,其到达稳态值的调节时间由0.1 s缩短为0.015 s,动态性能得以较好的改善.该方法为提高传感器性能开辟了新途径.     

基于虚拟机的异构环境下无线传感器网络网关设计

在异构环境下,无线传感器网络的网关部分可能受到的安全威胁大大增大,因此网关内出现的秘密信息可能因此泄露。为了解决这一安全威胁,本文通过使用虚拟机技术,设计了一种基于虚拟机的异构环境下的无线传感器网络网关结构。该结构运用了虚拟机技术中隔离的特性,根据各应用模块的安全特点,将其分别部署在网关中的不同虚拟机内,只有在同一虚拟机内的应用程序才能对此虚拟机内的资源进行访问。通过这种方式,可以有效的避免网关中的非可信程序或者非可信用户对网关中存储的秘密信息的访问,有效的提高了网关系统的安全。     

基于Modbus协议的无线传感器网络网关设计

针对异构网络通信协议的融合问题,设计了一种无线传感器网络网关.网关通过Wi-Fi接入公共网络,采用ZigBee、蓝牙、Wi-Fi三种无线通信技术组建感知网络,以实现用户远程访问和控制传感器网络节点的功能.提出以Modbus协议规范作为不同类型网络间应用层协议转换的统一标准,屏蔽了异构网络通信协议数据格式的差异,改善了网关的可扩展性.在以ARM处理器为核心的硬件平台上,运用嵌入式编程实现网关功能.经测试,无线传感器网络网关运行稳定高效,满足多数应用场合的实时性要求.     

物联网中移动Sensor节点漫游的组合安全认证协议

物联网包含感知子网和传输骨干网,其感知子网中节点能力受限,往往利用移动的传感器节点跨区域访问来获取信息;而其传输骨干网络需要依托现有Internet的基础设施,并利用其提供的强大服务.在这种情况下,移动节点的漫游带来了新的安全问题,一方面移动节点在感知子网间跨区域漫游,虽和MANET中一样需要保证移动节点漫游时高效安全地加入新的拜访域,但因传感节点资源极端受限而对轻量级有更高数量级的要求;另一方面资源受限的感知子网间移动节点漫游仅能提供轻量级安全,但是在接入骨干传输网时,不可因此降低骨干网络已有的安全性,即轻量级的安全协议和传统骨干网协议综合运用时,需具有组合安全性.本文针对这种基于骨干传输网的移动节点漫游问题,提出了一个新的随机漫游认证协议(RMRAP),兼顾安全性和实际应用的可行性,实现了漫游的轻量级身份认证,保护了漫游节点的隐私,同时实现了具有前向安全性,会话密钥对;并针对衔接骨干网和感知子网的基站进行了组合安全性的认证测试,验证了RMRAP的安全性;最后,从理论分析和实验仿真两个方面,分析了RMRAP协议的性能,并和相近工作进行了对比,对比表明,具有组合安全性的RMRAP在计算、通信开销方面,依然具有和同类协议可比较的相近性能.     

无线传感器网络路由协议分类研究

无线传感器网络具有与传统网络不同的特点,且与应用高度相关。传统网络及移动自组织网络的路由协议不能有效地用于无线传感器网络,因而研究人员提出了众多的路由协议。在介绍了无线传感器网络的特点及路由协议设计的关键问题之后,总结分析了现存的路由协议的分类方法,并对各类路由协议从路由策略、路由协议的特点、性能等多方面进行了对比分析,指出了各类路由协议的优缺点及其包含的路由协议。最后总结出未来的研究热点和发展趋势。