Energy Efficient Medium Access Protocol for Wireless Medical Body Area Sensor Networks

This paper presents a novel energy-efficient MAC Protocol designed specifically for wireless body area sensor networks (WBASN) focused towards pervasive healthcare applications. Wireless body area networks consist of wireless sensor nodes attached to the human body to monitor vital signs such as body temperature, activity or heart-rate. The network adopts a master-slave architecture, where the body-worn slave node periodically sends sensor readings to a central master node. Unlike traditional peer-to-peer wireless sensor networks, the nodes in this biomedical WBASN are not deployed in an ad hoc fashion. Joining a network is centrally managed and all communications are single-hop. To reduce energy consumption, all the sensor nodes are in standby or sleep mode until the centrally assigned time slot. Once a node has joined a network, there is no possibility of collision within a cluster as all communication is initiated by the central node and is addressed uniquely to a slave node. To avoid collisions with nearby transmitters, a clear channel assessment algorithm based on standard listen-before-transmit (LBT) is used. To handle time slot overlaps, the novel concept of a wakeup fallback time is introduced. Using single-hop communication and centrally controlled sleep/wakeup times leads to significant energy reductions for this application compared to more “flexible” network MAC protocols such as 802.11 or Zigbee. As duty cycle is reduced, the overall power consumption approaches the standby power. The protocol is implemented in hardware as part of the Sensium™ system-on-chip WBASN ASIC, in a 0.13- $mu{hbox {m}}$ CMOS process.      

线性WSNs能耗均衡的非均匀网络部署方案

针对线性无线传感器网络中存在能量空洞的问题，给出一种线性无线传感器网络能耗均衡的非均匀网络部署方案。该方案证明了除距离Sink节点最远的子监测区域之外，剩余子监测区域从远到近使其传感器节点数量呈等比递增时可实现网络能耗均衡，同时需随机部署足够数量的中继传感器节点用于转发数据。经实测数据仿真表明，所提方案能有效地解决能量空洞问题，使得线性无线传感器网络可以实现均衡能耗的目的，且能够大大延长网络的寿命，对于提高实际线性无线传感网络的性能具有重要意义。     

无线传感网络在冲击波场中的应用

主要介绍了无线ZigBee传感网络的星型结构（一个主节点和多个从节点）在冲击波测试技术中的应用,利用无线传感网络触发的同步性使冲击波电路几乎同时进入工作状态并且通过单片机MSP430控制电路实时传回具体位,置的测试数据。     

低功耗单跳无线网络实时数据采集系统设计

单跳无线网络监控方便、传输路由简单,提出以单跳无线网络架构实时数据采集系统。由时间同步和轮询阶段组成的周期工作机制,在轮询阶段传感节点进行周期性激活与休眠。设计了由CC2500射频模块和C8051F330/320单片机组成的节点硬件平台,提出通过减少节点活动时长和降低系统时钟频率对传感节点进行低功耗设计。由节点硬件平台组建了一个多点温度同步采集系统,通过实际测试,温度采集数据能实时传送,传感节点的能量节约效果显著。     

基于AT86RF212芯片的无线传感器网络节点的设计

提出了一种采用AT86RF212芯片的无线传感器网络节点硬件电路设计方案。网络节点能工作在780MHz频段,与IEEE802.15.4c标准兼容。首先简要叙述无线传感器网络节点结构,然后介绍了网络节点各部分硬件设计,最后提出一套测试指标用以分析网络节点的功耗与可靠性。通过实测数据表明设计的网络节点具备低功耗、高可靠性。     

基于NS-3的无线传感器网络物理层设计及仿真

NS-3是一种新的网络仿真工具,它将会慢慢取代目前广泛使用的NS-2。本文着重介绍了基于NS-3的无线传感器网络的物理层仿真模块的设计,搭建了无线传感器网络仿真平台,使一个简单的例子得以在上面运行,并给出了仿真结果。该仿真平台可以用于对无线传感器网络的深入研究与探讨,有助于无线传感器网络的优化设计、缩短系统的开发周期。     

No wiring constraints

Wireless technologies are gaining increased acceptance as a viable technology within the industrial solution space. However, it is important for control system architects to fully understand not only the benefits but also the challenges and limitations of wireless technologies. The complex interrelationships between the various wireless technology characteristics require careful tradeoffs to be made in the design of the solution. This is especially true for applications that need to handle continuous data streams where high capacity is critical to maintain the scalability and reliability of the network. Although still relatively new, mesh networks have proven themselves to have significant advantages in robustness, scalability, and low-power consumption over other wireless technologies for use in industrial monitoring applications. Mesh networks employing PDR address the scalability challenges of wireless sensor networking that can limit implementation in production situations by significantly increasing overall packet-delivery rate and reducing network communication overhead. HC_WSN, an approach that will emerge as the important next trend in the wireless sensor networking industry, can be implemented in addition to PDR techniques and will further support the increasing number of applications that require the wireless sensor network to handle greater amounts of data.     

基于ZigBee的智能家庭能源管理系统

提出一种利用ZigBee无线传感器网络的智能家庭能源管理系统(HEMS)实施方案。由人机交互客户端、若干无线电能计量和执行器节点组成星形拓扑网络,用以测量家庭电器设备的功率和电能消耗以及控制其运行。提供了详细的软硬件设计。试验证明该方案成功地实现了功率和电能测量、温湿度监测以及交互控制功能。     

Wireless sensing experiments for structural vibration monitoring of offshore platform

In order to validate the feasibility of applying wireless sensing technique to structural monitoring of offshore platform, the experiment of wireless sensor network on offshore platform is presented in this paper. First, wireless sensor network and its topology structure is put forward, and the design of sensor nodes, base station, communication protocol is discussed according to self-developed wireless sensor network. Second, true offshore platform and its experimental model are introduced. Finally, wireless sensing experiment for offshore platform structure is completed and the analysis of the experimental result is given. The research shows that wireless sensor network applied to offshore platform can reflect the vibration of the structure; the sensor nodes are fixed and removed expediently, which saves the cost of signal line as well as installation time. __________ Translated from Journal of Harbin Institute of Technology, 2007, 39(2): 187–190 [译自: 哈尔滨工业大学学报]     

一种无线传感器网络ZigBee通信平台的设计

本文简述了无线传感器网络的概念、体系结构及适用于无线传感器网络、自动控制领域的无线通信协议ZigBee;给出了一种无线传感器网络的通用节点通信平台的设计方案;详细介绍了系统硬件及软件的具体实现;并对设计过程中的低功耗策略做了简要分析。     

自适应人工免疫网络算法的无线传感网络拓扑结构优化

无线传感器网络(MWSN)具有动态拓扑的特性,因而节点移动、能量消耗等影响因素会导致传感器网络的寿命。在现有层次型拓扑控制算法的基础上,借鉴adhoc网络层次拓扑生成算法WCA的设计原理,提出一种应用于无线传感器网络的新型层次型拓扑结构优化算法。该算法综合考虑节点的能量和位置状况,为每个节点定义不同的权值,从中选出性能优越的节点担任簇首,同时通过设置节点度参数来确保最优的拓扑结构。同时依托自适应人工免疫网络算法,用于实现MWSNs的目标。仿真结果表明,改进的人工免疫网络算法(KC-AAINA)有助于找到良好的聚类配置和簇头数量,限制了节点能耗,改善了MWSN的网络寿命、能量消耗和分组传输,从而提高网络生命周期。     

基于无线传感器网络节点的无线防误锁具设计

无线传感器网络使用电池供电,能量十分有限,其功耗问题严重制约了无线传感器网络的发展与应用。结合无线防误锁具,从硬件选型和低功耗软件设计两个方面设计无线传感器网络节点,降低功耗,延长网络的使用寿命。     

无线传感网协议测试平台研究

随着网络测试技术的飞速发展,无线传感网测试技术的发展也是日新月异,从物理量测试到协议符合度测试,从功能测试到性能测试,从射频一致性测试到协议一致性测试,测试平台的搭建成为了整个测试系统构建工作中的关键。结合近年来无线传感网络的发展趋势,在理论推导及数据仿真的基础上,设计了一种可支持无线传感网络协议测试验证的平台,综合介绍了无线传感网络协议测试平台的整体构建,以及核心模块关键技术的设计思路,为无线传感器网络的节点产品研发测试验证提供了依据和手段。     

WSN低功耗算法在电力系统中的应用

无线传感器网络由部署在区域内的大量微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成多跳自组织网络系统.文章通过探讨适用于电力系统的无线传感器网络,提出通过关键节点数据缓存进行末梢节点低功耗配置和数据获取的方案,通过增加末梢节点休眠时间达到整网低功耗的效果.实验结果证明,此算法可大幅降低整网功耗,且不会增加网络通信量.     

高压输电监测无线传感网功率控制算法

为了延长网络生命周期,解决高压输电监测的无线传感器网络中节点能量受限问题,结合应用背景的实际特点,提出一种基于节点动态聚类的功率控制算法。该算法以高压输电监测的网络架构为基础,分析传感器节点间的空间几何位置关系,综合考虑空间几何信息与节点剩余能量,利用聚类分析方法对网络内具有相似性的节点进行动态聚类,使数据转发在类区域代表节点之间传递。同时,采用可变的功率调制技术进行数据传输。仿真结果表明,该算法能够有效地降低网络能量消耗,并延长网络的生命周期。     

无线传感器网络节点低功耗设计策略

为了降低无线传感器网络节点的功耗,从硬件和软件方面论述了节点的低功耗设计策略,包括传感器、单片机、无线通信模块等器件选择原则,采取降低单片机工作电压、工作频率的方法和增加无线模块睡眠时间,减少软件运行时间等措施。设计了基于MSP430F449单片机与CC2420无线通信模块的传感器节点。测试表明,按照低功耗策略组建的节点在智能化节能温室无线监控系统中应用良好,工作稳定可靠,具有突出的低功耗性能,达到预期目的。     

CAN总线电参数网络化监测原理及其实现

采用CAN总线网络技术、计算机电气测量技术、锁相同步采样控制技术和复序列FFT的一次变换技术 ,成功地研制了CAN总线电参数监测网络系统 ,有效地实现了分布式波形畸变电参数的网络化测量与谐波分析。该系统由多个主节点和多个从节点组成 ,主节点监控和管理所有从节点 ,从节点采用复序列FFT原理测量和计算各次谐波的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数。     

海洋监测无线传感器网络的节点数目量化分析

随着无线传感器网络技术应用于海洋监测,节点的部署及网络的性能必然受到海面环境的影响。文中引入并改进了在海洋搜救中常用的Leeway漂流模型,对随机部署在海洋表面的传感器节点运动状态进行建模。仿真分析了在不同海况下,传感器网络区域覆盖率及网络连通性受其运动状态的影响。最后,从工程应用的角度提出对于特定区域的持续监测时间这一概念,来衡量运动的传感器网络对于特定海域的监测能力,仿真并验证给出了满足该指标所要部署节点的具体数目。     

智能楼宇中无线传感网混合接入设计

本文针对智能楼宇环境,设计并实现无线传感网络、电力线载波网络和以太网接入的混合网络。文中的混合网络中,无线传感网络在频域和空域上分割子网,并在每个子网的接入节点进行了分布式判决。电力线载波网络将各个无线传感网进行连接,并通过以太网接入节点将信息采集并发送至Internet。本设计在保留了无线传感网优点的前提下,利用了现有电力网络布线设施,并且满足远程监控要求,同时解决了无线传感网随着节点数目增多而信号连通性急剧下降的问题。使得智能楼宇环境中组建大型无线传感网络成为可能。     

基于ZigBee的环境监测无线传感器网络节点设计

针对环境监测具有偏远、分散、易变、多样等特点,提出一种基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计方案。采用基于ZigBee技术的智能网络化传感器有着很明显的优势,网络容量大、功耗低、易于扩充并且支持自组织组网。根据环境监测系统的技术要求,设计了系统结构和硬件电路,并给出了软件流程。试验测试表明,该网络节点具有较好的稳定性和较高的通信效率,可以满足环境监测对无线通信网络传输及组网要求,具有较好的推广价值。