6LoWPAN网络节点信道接入延时性能研究

为了优化6LoWPAN网络MAC协议性能,提出了一种基于饱和负载的时隙CSMA/CA机制的Markov链模型,并对协议主要网络参数进行了数学推导。基于该模型对节点平均接入延时及网络的信道接入概率等参数进行数值计算,重点分析了协议参数对网络延时性能的影响。数学分析表明,该模型较好地描述了基于饱和负载的IEEE 802.15.4 MAC协议的信道竞争接入机制,而合理的协议参数设置能够有效地改善网络节点平均信道接入延时性能。     

基于非饱和负载的802.15.4网络能耗分析

为了优化802.15.4 MAC协议能耗性能,提出了一种基于退避时提前休眠的时隙CSMA/CA机制,并建立了该协议的Markov链模型。然后使用M/G/1排队系统理论对非饱和网络负载建模,并对协议主要参数进行了数学推导。最后基于该模型对网络节点能耗进行数值分析。理论分析和仿真结果表明,该模型较好的描述基于非饱和负载的802.15.4 MAC协议,网络节点能耗得到有效改善。     

随机接入移动无线传感器网络快速组网媒体访问控制

基于非时隙CSMA/CA随机接入机制的IEEE802.15.4MAC协议组网耗时过长,不能满足自组网实时通信应用需求。针对这一问题,分析了MAC组网流程中各步骤所耗时间,提出一种新的快速组网策略,采用预分配信道,将关联过程从间接传输简化为直接传输,改进CSMA/CA冲突避免机制以减少冲突。仿真实验和现场测试结果均表明,与IEEE 802.15.4协议相比,提出的快速组网策略使得信道冲突降低,组网时间更快,更符合实时通信需求。     

基于CSMA/CA协议的UWB系统性能研究

超宽带(UWB)技术为无线通信领域带来了巨大的变革,但同时UWB技术固有的特点给UWB系统的设计也带来了挑战.其中,毫秒级的信道捕获时间导致了UWB系统性能的下降.因此,介质接入控制(MAC)协议的设计中应当考虑捕获时间的影响.本文研究了UWB系统中标准MAC协议CSMA/CA的性能,并将其与窄带系统进行比较,分别讨论了不同分组大小和分组到达时间的影响.仿真结果显示,在现有的CSMA/CA协议框架下,UWB系统并不能获得很好的性能,同时可以看出,大的信道业务量更适合UWB环境.     

多路通道无线传感网络测控系统的研究

针对现有无线测控系统功耗大、传输通道单一、实时性不强等问题,研究设计了基于多路通道的无线传感网络测控系统。利用无线传感网络的感知技术和嵌入式网关的传输技术,通过WiFi、GPRS、3G、IP中的任意一种连接方式,实现了嵌入式网关与Internet服务器的通信;应用HTML5和RTMP技术,研发了基于Web的HMI软件,实现了手机个人数字助理(PDA)等移动终端的访问。运行结果表明,该系统保证了数据传输的可靠性和实时性,具有一定的实际参考价值。     

非饱和状态下时隙CSMA/CA机制改进与性能分析

针对无线传感器网络中有重要信息的高优先级数据包需要尽快传输,且IEEE 802.15.4协议本身不支持任何优先级机制的情况,结合优先级调度策略和差分服务机制,对具有优先级级的时隙CSMA/CA机制进行全面数学建模,包括节点马尔科夫模型和信道马尔科夫模型,据此提出了一种非饱和状态下具有优先级的IEEE 802.15.4时隙CSMA/CA机制性能的分析方法。通过比较分析,改进的机制对提高网络中高优先级数据包的传输性能具有积极作用。     

非时隙CSMA/CA性能分析与研究

通过对基于IEEE802.15.4的无线传感网络的非时隙CSMA/CA的算法进行分析,建立了适合于大部分无线传感网络实际应用的具有单步转移概率分布的离散马尔可夫链模型。并给出了在该模型下数据包延时、退避次数两个主要的网络性能评价指标的计算公式。最后通过仿真实验分析了CSMA/CA 算法的三个网络参数对系统性能的影响。     

CSMA/CA在CSMA/TDMA混合网络中的性能分析

CSMA/CA机制与TDMA在同频段共存时会存在相互干扰,为评估混合网络中CSMA/CA的性能表现,将TDMA视为周期性的干扰提出改进的二维Markov分析模型,能够计算不同条件下的CSMA/CA饱和吞吐量,并通过仿真实验证明了模型的有效性。同时讨论了TDMA时隙分配方式对系统性能产生的影响,仿真结果表明时隙均匀分配方式能保证较低的时延和时延抖动,而连续分配方式能使CSMA/CA获得较高的吞吐量。提出将基于最低信道需求时间的阈值计算方法与吞吐量分析模型相结合,用于在不同应用场景下进行时隙分配方式的选择。     

基于NB-IoT的无线传感网络城市智能停车系统设计

城市机动车数量的增长加剧了城市日益增长的停车需求与有限的停车空间的矛盾。传统的停车场,效率低,自动化低,不能满足飙升的停车需求。为了改善全市的交通管理,有必要开发综合的城市停车的管理平台。鉴于窄带物联网的独特优势,提出了一个基于NB-IoT的城市智能停车场和无线传感器网络的管理平台(WSN),旨在释放城市停车资源的全部潜力。介绍了NB-IoT无线通信和车牌承认(LPR),解释了整体架构和面向NB-IoT的城市智能停车的处理算法的方案。然后拟定的计划与传统的无线通信技术形成对比。结果证明,该计划胜过了传统计划。虽然NB-IoT还处于初始阶段但是这项研究将大大推动了中国物联网的发展。     

无线传感网中基于自适应概率广播的数据保存

对于部署在恶劣环境中且无法放置Sink节点的无线传感器网络,节点的能量有限且易于损坏.每个节点为了避免自己死亡后数据丢失,需要将数据分发到网络中其他一部分节点上进行保存.但是,由于节点只知道自己邻居的信息,同时存储容量有限,因此如何有效地进行数据分发和存储是一个具有挑战性的问题.提出一个基于自适应概率广播的数据保存协议APBDP来解决这个问题.在APBDP中,节点通过一种自适应的概率广播机制分发数据,这种机制不仅可以使所有节点接收到数据包,而且能有效地减少数据的冗余传输以节省节点能量.此外,节点利用LT码来对数据进行编码存储,所有节点完成数据的分发和存储后,数据采集者只需要访问少量的节点就能恢复出所有的源数据.理论分析和实验表明,APBDP不仅具有较高的解码性能,而且能量有效.     

智能建筑中无线传感器网络的广播认证协议设计

无线传感器作为特殊的AdHoc网络,具有其自身的特点,同时对安全也提出了新的要求。论文对智能建筑中无线传感器网络的拓扑结构及广播认证协议的模型进行了分析,设计了智能建筑中无线传感器网络广播认证协议,并对设计的协议性能进行了分析。     

无线传感器网络低功耗多跳广播时钟同步算法

为满足无线传感器网络低功耗的要求,提出一种双广播域同步的低功耗多跳广播时钟同步算法。该算法基于接收端-接收端同步机制,通过一对已同步节点间对等广播消息,只需多发送一次消息,即可将该对节点的同步范围扩大为两广播域的并集,并采用双根节点的层级结构将算法扩展到全网络范围。OMNeT++仿真结果表明,与MBS算法相比,该算法能有效降低全网络同步需要传输的报文个数。     

无线传感器网络安全广播通信研究

无线传感器网络被广泛应用于环境观测和预报,广播通信安全是一个极具挑战性的问题。文章提出了一种新的基于消息验证码(MAC)的广播认证方案。该方案充分利用目前无线传感器网络部署中广泛使用的分簇结构,结合1-bit/密钥的MAC,在合理利用传感器网络有限资源的情况下,实现了广播通信的可靠认证,并具有完整性和时效性。     

无线传感器网络能量多路径路由研究

研究了无线传感器分层网络模型及能量多路径路由机制．为解决现有协议的缺陷，提出了改进型能量多路径路由协议(IMP-EA)，建立了路由算法．以网络寿命和丢包率作为评价指标，对改进型能量多路径路由协议和其它3种路由协议进行了仿真实验．仿真结果表明，改进后的协议有效地延长了网络的生存时间，提高了数据转发效率．     

无线传感器网络中基于贝叶斯可变频的CSMA/CA算法研究

针对于在无线传感器网络中多个节点向Sink节点发送数据包造成的延时、丢包、碰撞检测、网络阻塞等问题,在802.15.4协议CSMA/CA算法的基础上提出了一种基于贝叶斯可变频的CSMA/CA算法(BVF-CSMA/CA)。该算法将贝叶斯估值得到的参数区间与CSMA/CA的碰撞检测机制相结合,使传感器节点发送的多数据包能正常与Sink节点实时通讯,采用这种算法减少了碰撞检测、节约了能耗、降低了网络通讯量、延长了网络的生命周期。本文通过使用NS2仿真工具模拟验证了该无线传感器网络的丢包率和能耗,实验结果表明,改进后的算法显著改善了这两个性能指标。     

无线传感器网络中的OPNET仿真模型的研究

传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步,推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络能够广泛地应用于恶劣环境和军事领域中。该文通过对无线传感器网络特点的分析,提出了基于信道接入的多跳分簇网络结构,给出了OPNET仿真模型,分析了相关仿真结果。     

超宽带无线传感器网络MAC协议

超宽带技术凭借其诸多优势成为无线传感器网络物理层的绝佳选择,同时也为无线传感器网络的MAC协议设计带来了挑战。该文介绍了超宽带信号模型,讨论了UWB MAC协议设计中亟待解决的问题,总结和分析了近年来提出的几种典型的UWB MAC协议和有代表性的研究成果,并展望了下一步的研究方向。     

无线传感器网络MAC协议实时性研究

MAC协议决定着无线信道的使用方式,是保证网络高效通信的关键协议。通过分析无线传感器网络的特点,针对应用需求,讨论影响MAC协议设计的有关问题,研究和比较了当前典型的无线传感器网络MAC协议的主要机制及实时性,展望了无线传感器网络实时MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。     

基于时隙CSMA的水声无线传感器网络节能强化学习算法

针对水声无线传感器网络的节能问题,提出了一种基于时隙CSMA的强化学习算法;该算法利用强化学习协议自适应水下环境,根据数据传输的距离调整发射功率,从而减少能量消耗,再结合时隙CSMA协议,使用随机退避算法减少信道中的数据碰撞,使得重发的数据包数量减少,节省能量;为验证算法的有效性,仿真实现了该算法,结果表明,该算法能够有效减少能耗,并延长网络寿命。     

无线传感器网络MAC协议研究与分析

传感器节点有着诸多的资源限制,能量有效性和可扩展性成为无线传感器网络MAC协议设计最重要的性能指标,目前MAC协议研究主要集中在基于CSMA和基于TDMA的信道管理分配.文章阐述了二者各自的特点,详细分析了基于竞争的SMAC、基于时分复用的LMAC以及混合型的Z-MAC等MAC协议的设计方案和不足之处,总结了针对MAC协议可能遭受到的攻击以及相应的抵御方案,最后探讨了今后的发展趋势.