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。     

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。     

无线传感器网络中ERARP拓扑控制算法

为了延长无线传感器网络的生命周期,进行了无线传感器网络中节能路由协议的探索性研究,提出了一种新的节能路由协议并将其具体实现.首先分析了传感器网络应用的特点以及设计和应用中的限制,综述了现有传感器网络中节能路由设计的方法,设计并实现了一种基于能量的半径自适应路由协议ERARP;然后在OPNET仿真平台上对该协议进行了仿真模拟;最后与无线传感器网络传统的两种节能路由协议基于信息协商的传感器网络协议和直接扩散协议在同等条件下针对节点能量使用、延迟、丢包率和吞吐量等四个性能评价指标进行了对比.结果表明,ERARP使得节点能够根据自身剩余能量的状况对节点的运行模式进行控制,同时对无线模块的收发半径进行动态调整,达到节能目的.     

多个无线传感器网络中节能MAC协议设计

在无线传感器网络中,媒体访问控制(MAC)层协议影响着整个网络的性能。根据无线传感器网络对节点能耗和时延的要求,本文提出了一种基于跨层设计的节能MAC协议。利用物理层、MAC层和路由层之间的信息交互,在保证可靠通信的基础上,实现在一个监听/睡眠周期内数据多跳传输,缩短数据传输时延,并且有效控制网络数据传输的冗余度,降低冗余节点能量消耗。性能分析和仿真结果表明,节能MAC协议能够有效地降低网络时延并且减少节点能耗。     

一种能量高效的WSN跨层设计MAC协议

融合MAC和路由功能的跨层协议设计方案是高效的无线传感器网络协议的重要解决思路。在深入研究AIMRP协议的基础上,提出一种增强型的协议E-AIMRP。它针对事件检测与快速报告型应用,跨层融合设计MAC和路由功能,并解决了AIMRP中由于多节点检测和报告而造成的能量浪费问题,同时引进一种高效的能量节省模型,使其在事件增加或节点增加的情况下,能量消耗维持在一个常数。仿真结果表明,相对于AIMRP,E-AIMRP增强了协议的扩展性,进一步提高了能量效率和减少了时延。     

基于RS纠删码的无线传感器网络信息分发协议性能评价

无线传感器网络中,传感器节点的能量、存储和计算能力有限,且无线传感器网络具有数据链路不对称、拓扑易变化等特点,设计节能可靠的网络协议是困难的。设计良好的网络协议不仅能降低网络的负载,还有助于节省传感器节点的能量,从而延长网络的生存周期。在无线传感器网络操作系统TinyOS平台上实现了基于RS纠删码的信息分发协议,并理论分析了在单跳情况下的协议性能,最后在仿真环境TOSSIM上模拟比较了在多跳、多路径情况下该信息分发协议和洪泛分发协议的性能。模拟仿真表明,提出的基于RS纠删码的信息分发协议明显减少了发送方发送数据包的数量,同时提高了节点的报文接收率,从而达到了降低网络能耗的目的。     

无线传感器网络中的节点协作算法研究

由于受传感器节点存储能量、通信带宽等因素的制约,传统高功耗网络协议无法直接应用在无线传感器网络中.本文根据无线传感器网络的特点,以信息引导技术为研究方法,以最小化能耗为目标,提出了基于信息有效性函数的传感器节点信息协作算法,并通过理论及仿真计算验证该算法的有效性.     

无线传感器网络仿真平台WSNSim的设计

仿真平台对于无线传感器网络尤其是大规模无线传感器网络的性能评价是必不可少的。在分析现有仿真平台优缺点的基础上,从体系结构、应用场景、仿真流程等几方面,设计开发了基于．NET框架的无线传感器网络仿真平台WSNSim,采用MICA2节点实测能量模型和组件设计,实现对环境状态检测、突发事件处理和移动目标跟踪的仿。并在WSNSim平台上验证了改进协议SEMAC的有效性。     

基于UWB的无线传感器网络跨层优化模型研究

跨层设计是提高无线传感器网络整体性能的一种有效方法。在综合考虑MAC层调度、物理层功率控制、网络层路由三方面因素的基础上,结合超宽带技术大带宽、低信号功率的特点,以实现网络最大数据传输速率为目标,构建了基于超宽带技术的无线传感器网络跨层优化模型。仿真实验表明：模型最优解可有效提高网络数据传输速率;物理层功率控制对优化结果有着至关重要的影响。这证明以构建、求解优化模型的方式解决跨层设计问题是切实可行的,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一条新的解决思路。     

一种基于能量感知无线传感器网络多路径路由机制

目前,无线传感器网络在智能环境检测,灾难控制,战场侦察,安全监视方面取得了日益广泛的应用,引起人们日益关注,在分析无线传感器网络能量消耗特征的基础上,基于Markov模型提出了无线传感器网络节点能量消耗模型,改进了无线传感器网络多路径路由协议。仿真结果表明,与传统的多路径路由机制相比,能够有效地降低无线传感器网络节点能量消耗,提高网络生存时间。     

可能的WSN协议分层模型

集成了微机电系统、无线通信和现代网络等多项技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理模式,其通信协议研究面临许多新的挑战。描述了WSN的性能特征;提出了可能的WSN通信协议分层模型;并在新的通信协议模型下,对协议中的各个层次功能进行了深入地分析。为进一步研究WSN通信协议提供了必要的理论基础。     

无线传感器网络数据链路层设计模型

无线传感器网络是一种与传统网络不同的、具有能量有限、自组织等特点的无线Ad Hoc网络,其网络协议的没计面临新的挑战。该文采用信息融合与多传感器管理的策略,采用UML建模工具进行分析,提出了一种无线传感器网络数据链路层设计模型,通过减少控制包的开销,优化传感器结点有效数据的传输和能量消耗等,从而使数据的传输与差错控制、能量消耗等性能得到改善。     

基于跨层设计的矿山物联网感知层协作网络寿命优化

为了满足矿山物联网感知层服务质量（ QoS）的要求,采用一种基于跨层设计的无线协作通信机制,在Nakagami-m衰落信道中,通过物理层自适应调制编码（ AMC）和链路层混合自动重传请求（ HARQ）协议跨层设计,研究无线通信网络的HARQ协作机制,推导出协作传输系统的总能耗表达式,建立跨层优化模型。基于贪婪策略的思想,提出一种网络寿命最大化的功率分配算法（ NLMPAA）,在保证误码率指标的前提下,在最大功率的约束范围内,对功率矩阵进行优化,使网络寿命最大化。仿真结果表明：基于协作机制的网络寿命明显优于非协作机制网络,本文提出的NLMPAA可以延长网络寿命20%以上。     

基于流量预测的移动Ad hoc网联合组播路由协议

组播是移动Ad hoc网络一项重要应用技术,而路由协议的研究一直是组播技术研究的重点。相关研究已经表明在MANET中传统的分层方法对提高网络性能并不有效。该文在流量预测的基础上,联合PHY层、MAC层、LL层、网络层的相关基本信息提出了一种联合路由标准,并给出了基于ODMRP和跨层设计方法的一种联合组播路由协议方案。该方案既保证网络层次的独立性,又能方便各网络分层间的信息交换,避免了跨层设计所带来的复杂性。模拟结果显示联合路由协议的综合性能比ODMRP要好。     

无线传感器网络中基于信息质量的跨层QoS支持

本文中提出了一种基于数据的信息质量而提供QoS支持的跨层协议,文中先阐述了无线传感器网络与传统网络在QoS支持上的不同的需求和特点,并提出了跨层优化的概念,指出无线传感器网络采用跨层优化的可行性和必要性.本文通过划分优先级来对网络提供不同的服务质量.数据包的优先级主要反应了数据包中所含的信息质量,由网络的应用层决定,而后再根据数据优先级的不同在MAC层提供不同的服务,从而实现跨层的QoS支持.     

基于SPIN的无线传感器网络安全协议建模与分析

模型检验方法在有线网安全协议的分析和设计方面取得了巨大成功。无线传感器网络对安全协议同样具有严格的要求;与有线网相比,无线传感器网络在通信环境和网络节点等方面都更为脆弱,为相应的安全协议的分析和设计提出了挑战。提出了一种适用于无线传感器网络的安全协议形式化建模分析方法。它充分借鉴了传统有线网络安全协议的建模方法,在其基础上充分考察了无线传感器网络的通信环境以及网络节点,建立起一个全面并且直观的安全协议运行模型。以A.Perrig等人提出的SPINS安全协议为例,应用模型检验工具SPIN对其认证性和机密性等安全需求进行了分析验证,发现了该协议存在的漏洞。实例分析证实了模型检验方法在分析无线传感器网络安全协议时的有效性,从而推进了其在安全协议分析方面的应用范围。     

多速率移动自组网中交叉层优化的性能分析

由于严格分层的协议无法很好地适应移动自组织网络（Mobile Ad hoe Network,MANET）的动态变化,交叉层设计与优化近年来成为MANET的一个研究热点。针对802．11b标准支持的多速率通信,分别在网络层和MAC层实现了两种多速率控制方案,并通过仿真实验详细分析了这两种速率控制方案的性能。实验结果表明,在网络层引入物理层提供的多速率信息作为路由选取标准,可有效提高网络吞吐率,降低端到端延迟;同时,在MAC层使用高速率转发中继,对网络层路由进行局部优化,可以进一步改善对拓扑动态变化的适应性。     

多项式密钥预分配协议在传感器网络上的实现

在无线传感器网络中,网络安全通信已逐步得到网络架构人员和研究人员的重视。鉴于无线传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特性,该文提出了多项式密钥预分配协议,描述了其具体设计流程及独有的优势,并通过代码设计在TinyOS操作系统上得到了实现。     

A Cross-Layer Approach to Multichannel MAC Protocol Design for Video Streaming Over Wireless Ad Hoc Networks

This paper presents a cross-layer design for a reliable video transmission over wireless ad hoc networks based on multichannel MAC protocol with TDMA. First, we conduct a study of the multichannel MAC protocol through Markov chain model. Based on this study, two novel cross-layer modules are adopted for the design of multichannel MAC protocol. First, we adopt maximum latency rate (MLR) as the channel quality metric. Unlike the traditional MAC design based on network allocation vector (NAV), MLR is implemented to provide differentiated traffic so that the channel with smaller MLR time is initiated for higher priority traffic. Second, we adopt two congestion-aware metrics, namely MAC utilization and queue length of MAC layer, to improve the congestion-aware routing protocols with AODV and DSR. These two novel modules allow the proposed MAC protocol design to achieve high performance video transmission over wireless ad hoc networks. Experimental results show that the proposed scheme outperforms the state-of-the-art schemes under multichannel environments in wireless ad hoc networks for as much as 3.6 dB in PSNR. Such significant performance enhancement confirms that the cross-layer approach is very effective for multichannel MAC protocol design.     

无线传感器网络媒质接入控制协议的研究进展

媒质接入控制（Medium Access Control）是无线传感器网络设计的关键问题之一。由于无线通信模块是传感器节点能量消耗的主要来源,而媒质接入控制协议则直接控制着节点无线通信模块的活动,因此MAC协议节能效率的好坏将严重影响网络的性能。本文首先介绍了MAC层能量消耗的主要来源,阐述了无线传感器网络中MAC协议的研究内容和设计目标,并讨论了影响MAC协议性能的若干参数指标,随后介绍了几类典型的MAC协议,最后对MAC协议的发展方向进行了总结和展望。