基于OPNET的无线传感器网络节点跨层设计

无线传感器网络是一类由大量位置相对固定的节点所组成的无线通信网络,其节点能量、计算和通信能力都非常有限,因此,传统网络的层次设计和网络协议都难以应用到无线传感器网络中。为解决这些问题,该文在传统网络层次设计思想的基础上,提出了适用于无线传感器网络节点的跨层网络模型,基于OPNET网络仿真工具实现了节点的跨层网络模型设计,在此基础上实现了无线传感器网络中路由选择和数据汇聚等典型应用的仿真。结果表明,新的跨层网络模型能够很好地描述节点各个层次的功能,便于网络协议的综合设计和集中优化。     

无线传感器网络简述

本文介绍了无线传感器网络的定义和结构,针对路由、能量、跨层设计及安全等无线传感器网络中的关键问题,分析了国内外研究发展的现状,指出了进一步研发的方向,并总结了无线传感器网络的典型应用.     

无线传感器网络安全体系的构建

安全作为无线传感器网络设计中的重要问题已经受到越来越多的关注.由于其节点的硬件能力有限,以及拓扑结构的动态变化,使得现有的一些安全技术不能适用.结合传感器网络的特点和部分安全技术,提出了一种分层、逐步建设的安全体系来解决当前无线传感器网络安全所面临的一些威胁.     

具有频谱感知能力的无线传感器网络体系结构及关键技术研究

频谱感知意识的无线传感器网络可提供无线频谱信息的采集、监测、查询、统计、分析和分发服务,显著提高 频谱资源的利用率和改善网络应用的服务性能。本文针对行业应用需求,对具有频谱感知能力的无线传感器网络的体系 结构和网络协议设计等问题进行了初步分析研究,明确了采用分层网络架构和跨层协议设计方法,并对网络系统涉及的 频谱信息感知、信息汇聚、路由选择和网络管理等问题进行了探讨。     

基于能量度量的无线传感器网络跨层协议的研究

无线传感器网络(WSN)是近年发展起来的一项新技术,但由于它是电池供能,节能成为无线传感器网络的重要研究课题之一。文章在阐述传统的分层协议栈弊端的基础上,提出了一种融合MAC层和路由层的跨层协议设计方案。仿真结果表明,文章所提出的算法能显著减少网络能耗,提高能源有效性。     

业务驱动的无线多媒体传感器网络跨层优化

由于无线多媒体传感器网络链路动态变化、节点移动、带宽和能量受限等特点,传统的分层协议及其局部优化很难保证整个网络性能最优。为实现无线传感器网络中多媒体业务保障服务质量(QoS),提出一种基于业务驱动和自反馈机制的无线多媒体传感器网络跨层优化策略。该策略按照保证QoS等级最高业务服务质量原则,自适应优化网络协议栈各层参数,并将优化后参数反馈给相应网络协议层,实现保证QoS的网络资源优化,仿真结果表明,该方法在综合物理层误码率和链路层数据帧丢失率的情况下,与传统网络分层协义相比,提高多媒体信息传输质量方面有一定优越性。     

基于超宽带技术的无线传感器数据传输网络跨层优化研究

通过构建、求解MAC层、物理层、网络层跨层优化模型的方式,对超宽带无线传感器网络数据传输问题进行了初步研究.仿真实验结果表明,以构建、求解优化模型的方式解决无线传感器网络跨层设计问题是切实可行的,物理层信号功率控制、网络层路由对网络整体性能有着至关重要的影响.为超宽带无线传感器网络实际应用提供了必要的理论及实验依据,同时也为解决大规模超宽带传感器网络数据传输问题提供了解决思路.     

无线传感器网络跨层通信协议的设计

针对现有层次性无线传感器网络通信协议的不足,分析了无线传感器网络通信各层对跨层的需求,比较了现有跨层模型的优缺点,对跨层模型原则和方法进行了讨论,提出了跨层无线传感器网络通信协议模型,并在矿井环境监测系统中,对此模型进行了具体设计.新协议模型具有设计复杂度低,数据可靠性高以及实时性好的特点,能够满足矿井监测的特殊需求.     

无线传感器网络及相关问题研究

无线传感器网络（WSN）由大量具有数据感知、信息处理和无线通信能力的传感节点组成,节点间以无线多跳的无中心方式连接,集合了传感测量、微电机系统（MEMS）、嵌入式计算以及网络通信等多门学科。通过对无线传感器网络的组织结构、管理技术和体系结构的理论研究,分析了其特征。剖析了无线传感器网络中面临的安全威胁,并提出了有效的解决方案。针对无线传感器网络的特点,设计高效、安全的无线传感器网络是非常具有挑战性和现实意义的工作,无线传感器网络的应用领域会更加广泛。     

水下传感器网络安全研究

水下传感器网络是一种新型的水下网络系统.文中分析研究了水下传感器网络面临的安全威胁、攻击和安全问题,结合水下环境和水下传感器网络特点,分析了严重威胁水下传感器网络的攻击.由于水下传感器网络和水声信道的特性,水下传感器网络易受各种恶意的攻击,特别是低成本的拒绝服务攻击会严重破坏网络的服务.现有的陆地传感器网络的安全策略不能直接移植应用到水下传感器网络,并且这些安全策略都是针对某一协议层,由于分层策略的缺点和限制,分层的安全策略不能有效防护混合攻击和跨层攻击,水下传感器网络应采用跨层安全体系结构.     

A cross-layer fault tolerance management module for wireless sensor networks

It is a well-established fact that wireless sensor networks (WSNs) are very power constraint networks, but besides this, they are inherently more fault-prone than any other type of wireless network and their protocol design is very application specific. Major reasons for the faults are the unpredictable wireless communication channel, battery depletion, as well as fragility and mobility of the nodes. Furthermore, as traditional protocol design methods have proved inadequate, the cross-layer design (CLD) approach, which allows for interactions between different layers, providing more flexible and energy-efficient functionality, has emerged as a viable solution for WSNs. In this study we define a fault tolerance management module suitable to the requirements, limitations, and specifics of WSNs, encompassing methods for fault detection, fault prevention, fault management, and recovery. The suggested solution is in line with the CLD approach, which is an important factor in increasing the network performance. Through simulations the functionality of the network is evaluated, based on packet loss, delay, and energy consumption, and is compared with a similar solution not including fault management. The results achieved support the idea that the introduction of a unified approach to fault management improves the network performance as a whole.     

基于滑模变结构的WSNs跨层拥塞控制算法

针对具有传输控制协议（TCP）传输机制的无线传感器网络（WSNs）节点拥塞问题,在传输层的基础上结合物理层的信噪比（SNR）参数来估计信道状况,不断调整传输模型,实现跨层控制。此跨层方法改变了以往的单层拥塞控制方法,充分利用了WSNs层与层的协作关系,并用基于自适应趋近律的离散滑模控制结构模型作为控制器,过程简单且易于实现。仿真结果表明：该跨层拥塞控制方法具有响应速度快、延迟小、鲁棒性好等特点。     

基于跨层设计的Ad hoc网络能量控制算法研究

为进一步适应Ad hoc网络中各种应用的需求,提高网络性能,跨层设计已成为Ad hoc网络研究的热点之一。基于跨层设计思想,研究了多种用于Ad hoc网络的能量控制算法,给出了跨层设计方法的定义,研究和讨论了两种典型的Ad hoc网络跨层设计方法。对Ad hoc网络中多种能量控制算法进行了分类、描述、分析比较和评价,在此基础上,提出了基于跨层设计的Ad hoc网络能量控制算法存在的问题和进一步的研究方向。     

无线传感器网络的通信能量有效性的研究

无线传感器节点通常依靠电池供能,为了满足无线传感器网络的往往长达数年的生命周期要求,应当努力提高其能量有效性,特别是消耗大部分能量的通信模块的能量有效性.首先系统讨论了无线传感器网络的通信的能量有效性的研究现状,然后基于传感器节点的通信模块的功耗特性,运用应用驱动和跨层优化的方法,设计了一种无线传感器网络通信架构--ADCOCA (Application-Driven and Cross-layer Optimized Communication Architecture).理论分析表明,ADCOCA改善了无线传感器网络通信的能量有效性,延长了网络的生命周期,推动了无线传感器网络应用的普及.     

基于功率控制的WSNs跨层方案

无线传感器网络(W SNs)协议设计中既要考虑网络性能,又要考虑能量消耗。由于考虑的因素众多,传统的分层方法通常不能满足多个目标。提出一种基于功率控制的跨层路由方案,基于微经济学中效用的概念,通过对每个链路的功率进行控制,减少不必要发送功率,减少节点之间相互干扰,节省能耗。通过基于效用的路由度量,均衡网络性能,延长网络生存期。     

A comparative study on popular MAC protocols for mixed Wireless Sensor Networks: From implementation viewpoint

Sensors cooperate and coordinate with each other to disseminate sensed data in the network. In establishing coordination among sensors such that they can access the shared wireless medium, Medium Access Control (MAC) protocol plays an important role. In this article, we presented an analytical study on some popular MAC protocols for Wireless Sensor Networks (WSNs). Based on the design techniques, MAC protocols for WSNs are classified into two main categories: single-layer and cross-layer. MAC protocols such as S-MAC, T-MAC, B-MAC and X-MAC are selected to study the design approaches of single-layer genre. BoX-MAC-1 and BoX-MAC-2 are selected to analyze cross-layer design approaches. This survey paper aims at reporting an implementation viewpoint of different design approaches of MAC protocols in WSN. We have considered mixed WSNs that exhibits node movement (e.g., static, mobile) and changes in communication medium (e.g., air, water). Representative protocols are implemented in Castalia simulator and evaluated on the basis of important performance metrics such as energy consumption, network lifetime, throughput and end-to-end delay. The merits and demerits of different protocols are also compared.     

无线传感器网络路由协议安全研究

路由算法是无线传感器网络（WirdessSensorNetworks,WSNs）感知信息传输和汇聚的基础,作为多跳网络,WSNs有其自身的特点,特别是在路由的安全性方面,需要进行深入的研究。文章对近年来的WSNs路由协议安全进行了分析和总结,首先介绍WSNs安全路由的基本概念,接着对路由协议易受到的安全威胁和攻击进行了分类对比,最后对WSNs中几种典型路由协议的安全陛进行了描述和分析。     

无线传感器网络低功耗真随机源设计

针对无线传感器网络(WSNs)密码安全应用过程中的低功耗需求和无线传感器网络节点集成微型化的趋势,提出一种新的真随机源设计方法用于生成高质量密钥来保证密码算法安全性。该方法基于概率计算单元构建斐波那契振荡随机源。由于概率计算单元工作状态在MOS管的亚阈值电流区,工作电流小使得设计功耗极低。同时,防止电路停振,设计概率信号放大单元保证随机振荡正确性。本设计在中芯国际SMIC 0.13μm工艺下进行仿真验证,所产生的真随机序列性能良好。与基于数字逻辑门的振荡真随机源相比,功耗减小1000倍,面积也有明显减小,适合应用于无线传感器网络之中。     

无线Ad Hoc网络跨层QoS保证的方法与应用探析

介绍了无线Ad Hoc网络跨层设计的背景,指出了传统因特网的QoS方法无法完全照搬到Ad Hoc网络上,而跨层设计是能够有效解决Ad Hoc网络服务质量问题的有效方法。同时,对跨层设计的基本原理进行了探讨,进而提出了一种跨层设计的方法。另外,对跨层信令的交互、内部消息的格式、外部消息的格式做出了规定,并用实例说明了这种跨层设计方法的具体实施过程。     

The (in)adequacy of applicative use of quantum cryptography in wireless sensor networks

Recently quantum computation and cryptography principles are exploited in the design of security systems for wireless sensor networks (WSNs), which are consequently named as quantum WSN. Quantum cryptography is presumably secure against any eavesdropper and thus labeled as providing unconditional security. This paper tries to analyze the aspect of the applicative use of quantum principles in WSN. The outcome of the analysis elaborates a summary about the inadequacy of applicative use of quantum cryptography in WSN and presents an overview of all possible applicative challenges and problems while designing quantum-based security systems for WSN. Since WSNs are highly complex frameworks, with many restrictions and constraints, every security system has to be fully compatible and worthwhile. The aim of the paper was to contribute a verdict about this topic, backed up by equitable facts.