无线传感器网络跨层优化研究

无线传感器网络系统的跨层优化理论在当前是一个研究热点.在传统的无线网络设计中,一般是沿用有线网络的设计思想,特别是利用因特网的设计思想来设计无线网络.然而由于无线传感器具有网络资源和能量受限的特点,这就使得传统的有线网络中分层设计的思想遇到了未曾预计的尴尬与挑战.本文对无线传感器网络中的跨层优化工作原理进行了叙述,比较了各个跨层优化技术的特点.最后阐述了当前跨层设计技术面临的挑战.     

基于跨层设计的无线传感器网络新体系

无线传感器网络是资源受限的网络,网络中节点较简单且差异小,在许多应用背景中对实时性要求较高。而传统的分层网络体系开销较大且灵活性不高,跨层技术的产生可以弥补这些不足。论文分别从实时性、收集信息需要这两方面提出新的基于跨层技术的网络设计方案,以满足不同应用的需求。     

无线认知网络的跨层设计

本文概要介绍了认知网络及实现认知能力的跨层设计。认知是未来网络设计需要考虑的重要方面,将大大提高网络设备的利用率和数据传送能力。如今无线传输所占比重已逐渐超过有线传输,成为应用最广泛的传输方式,而跨层设计就是一种非常适合无线环境下实现网络认知功能的设计模式。本文整合了跨层设计的几个不同概念和思想,并对不同的跨层设计进行了分类,最后总结了跨层设计的实施方案。     

基于区分服务的无线传感器网络跨层QoS体系结构

结合无线传感器网络自身特点,提出一种三层可计算QoS指标体系;在此基础上,根据各种应用不同QoS需求将应用分为四类,设计出一种基于区分服务的无线传感器网络跨层QoS体系结构(CQAW),并给出了参考实现框架.     

无线传感器网络分布式多传感器目标检测

目标检测是无线传感器网络中的一种重要应用,文中提出了一种能量有效分布式多传感器目标检测方法,该方法区别于以往的单目标方法,通过多个节点相互协作对目标进行检测,算法1给出了时间序列离散法,求得目标被测距离,且多节点将检测到的信息在聚合节点进行聚合,并通过算法2找到一条最优传输路径将聚合数据包传送至sink节点。此外通过仿真比较了单节点检测目标和多节点协同检测目标的概率、权系数α对检测节点平均能量消耗的影响,并给出了目标检测数据的最佳采样周期。     

无线传感器网络分布式频谱检测研究

传统单节点频谱检测由于受到阴影效应、多径效应和隐藏终端问题的影响,使得检测性能受到影响。基于无线传感器网络的分布式频谱检测技术能有效克服这一缺陷。在简要分析频谱检测技术的特点和要求的基础上,讨论了基于无线传感器网络的分布式频谱检测系统的结构,从本地检测和融合算法两个角度,对现有的几种基于无线传感器网络的分布式频谱检测方法进行了综述,并对其发展方向给出了建议。     

基于无线传感器网络的跨层拥塞控制协议

无线传感器网络(WSN)中由拥塞引起的大量分组重传以及重传多次失败后的分组丢弃会导致较长的时延、较高的分组丢失率和较多的能量消耗.为了准确探测和控制网络拥塞,提出了一种基于跨层设计的拥塞控制协议,即上行拥塞控制(UCC)协议.该协议利用节点在媒质接人控制(MAC)层中未占用的缓冲器区间大小和所预测的通信流量作为该节点的...     

无线传感器网络视频传输技术研究

对无线传感器网络中的视频传输问题进行了研究。无线传感器网络中传输视频数据的难点,在于如何在节点资源有限的网络中确保视频业务的质量。分析并比较了基于单层协议的视频传输技术和基于多层设计的视频传输技术2类视频传输技术,得出结论：2者各有优缺点,单层协议设计与优化简单、扩展性强,但整体性能不一定最佳;跨层优化设计难度较大,但设计得当,性能优于单层协议。     

基于跨层设计的无线传感器网络节能双向梯度路由算法

针对现有无线传感器网络梯度路由算法在下行路由创建过程和能量更新机制中存在冗余控制开销的问题,该文提出一种采用跨层和功率控制机制,具有节能功能的双向梯度路由算法(Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing, CEBR)：无需使用专门的控制分组,采用源路由方式以较小开销建立从Sink节点通往传感器节点的下行路由;通过跨层信息共享,定期采集节点剩余能量信息并按需发布;设计使用含跳数和节点剩余能量的合成路由度量标准,减少节点能量和网络带宽消耗的同时均衡节点能耗;结合RSSI(Received Signal Strength Indication)测距实现节点发射功率控制从而在数据及查询分组发送过程中节约节点能量。理论分析表明了CEBR的有效性;仿真结果显示：与现有的典型相关算法相比,CEBR能够在建立双向梯度路由的前提下,至少降低34.5%的归一化控制开销和27.12%的数据分组平均能耗,并使网络生存期延长18.98%以上。     

仿真研究无线多跳网络跨层协议设计的优劣

为了改善无线多跳网络的性能，很多研究表明跨层协议设计比OSI模型更适合无线网络。本文分析了无线多跳网络的特征及对各协议层的影响，给出了跨层协议设计对网络性能的改善以及它可能带来的问题，并针对速率自适应MAC协议和网络层路由协议之间的相互影响给出了仿真实例，结果证明跨层协议设计要充分考虑不同协议之间的相互影响，合理规划、谨慎实施，否则网络的性能不升反降。     

基于时分复用的无线传感器网络生命周期研究

在无线传感器网络中,综合考虑网络层、MAC层、物理层的网络生命周期最大化问题是一个非凸优化问题。文章基于同步小规模网络,采用没有链路干扰的时分复用（TDMA）调度技术和可变调制星座体积的传输方案,将非凸优化问题转换为一个凸优化问题。毫无疑问,物理层参数的适应性可以提高网络生命周期,但是当物理层不存在适应性的情况下,文章提出一种迭代算法,能够使网络生命周期接近物理层参数变化时所获得的最大网络生命周期。     

DEED:一种无线传感器网络中高效节能的数据通信协议

无线传感器网络由许多具有低功率无线收发装置的传感器节点组成,能够有效地从不同环境监测收集周边环境信息并传送到远处的基站进行处理.由于传感器节点的电池能量极为有限,因此节点的通信应有效的利用能量,以延长网络的生命周期.LEACH^[4]协议是一种典型的能有效延长网络生命周期的节能通信协议.本文提出了一种分布的、高效节能的通信协议DEED,DEED利用了数据聚合技术,以聚类的方式组织节点,聚类首领在网络中均匀分布并组织成路由树,由根节点与基站直接通信.实验结果显示DEED性能远好于LEACH.     

一种传感器网络分布式认证方案

传感器网络的资源受限性给它的安全认证机制设计带来很大的困难。论文在基于椭圆曲线密码体制(ECC)的基础上提出了一种新的分布式认证方案,利用节点群实现公钥算法,在不提高节点计算强度的前提下可以实现节点间的身份认证,并有效提高整个网络的安全性。     

一种面向无线多媒体传感器网络的分布式图像压缩算法

因为多媒体数据的高带宽要求,要传输传感器节点采集到的原始数据将会消耗大量的资源。文章提出了一种分布式图像压缩算法,该算法通过把压缩任务分配给其他节点来解决在能量受限的节点上处理能力不足的问题。此外,该算法把压缩任务分配给其他空闲节点能很好的延长网络的生存时间。     

A Cross-layer Approach to Channel Assignment in Wireless Ad Hoc Networks

To improve the capacity of wireless ad hoc networks by exploiting multiple available channels, we propose a distributed channel assignment protocol that is based on a cross-layer approach. By combining channel assignment with routing protocols, the proposed channel assignment protocol is shown to require fewer channels and exhibit lower communication, computation, and storage complexity than existing channel assignment schemes. A multi-channel MAC (MC-MAC) protocol that works with the proposed channel assignment protocol is also presented. We prove the correctness of the proposed channel assignment protocol. In addition, through a performance study, we show that the proposed protocol can substantially increase throughput and reduce delay in wireless ad hoc networks, compared to the IEEE 802.11 MAC protocol and an existing multi-channel scheme.