功率自适应的传感器网络及其应用

基于IEEE802.15.4协议的无线传感器网络要求其节点间的通讯距离在10m左右.可是,在一些随机组网的应用场合,我们发现,一方面很难确保节点间的分布距离都在所要求的范围内,另一方面又要求每个传感器节点的数据必须被准确获得,这种情况下直接使用基于IEEE802.15.4协议的无线传感器网络存在问题.针时该问题,本文提出了一种功率自适应传感器网络解决方案,包括功率自适应协议、及其软硬件实现方案.基于该方案,本文利用Crossbow公司的MICAz节点构建了一个通信距离自适应、低功耗、高可靠性的传感器网络,并进行了实际测试与验证.     

基于跳数的WSN自适应链路层差错控制策略

本文提出一种用于无线传感器网络数据传输的数据链路层自适应差错控制策略,以提高无线传感器网络通信可靠性。在无线传感器网络中,主要分析传感器节点发送的数据帧,以及各种信道可靠性。由于链路层数据帧所经历的跳数不同,它们的重要性有所不同,因此我们提出一种基于链路层数据帧所经历跳数自适应差错控制策略(AECM),该策略建立了跳数与差错控制方案之间的相互对应关系。数学分析表明,该策略在提高无线传感器网络数据通信整体效率的同时保持高能效。     

无线传感器网络跳数和通信距离自适应差错控制策略

无线传感器网络(WSNS)的动态信道特性、网络带宽和节点能量受限等特点,使得在无线环境下为数据传输提供可靠性保证面临更大的挑战.本文提出一种适用于WSNS的自适应链路层差错控制策略(AEC-Hops/RSSI),以便改善WSNS的通信性能.首先建立数学模型,分析数据帧被转发所经历的跳数与能效的变化规律,然后分析前向纠错...     

一种基于功率控制的WSN自适应能量高效传输模式研究

无线传感器网络的能耗决定了网络的生存时间。本文提出了一种基于功率控制WSN自适应能量高效传输模式。分析了在功率控制方案中传输功率损耗与温度之间的关系。使用开环控制去补偿由于温度引起的链路质量的变化。通过结合开环温度感知的补偿与闭环反馈控制,可以在无线传感网络中显著降低传输功率控制的开销。仿真结果表明,与传统的在单一地域最大化增强发送功率来补偿温度的变化相比,该方案能够有效地适应传输链路质量的变化,并且有较少的控制报文开销。     

ZigBee无线传感器网络协议及仿真设计

以ZigBee为代表的低速率无线局域网与IEEE 802.15.4标准相结合,实现无线传感器网络WSN和Internet的互通,是WSN的发展方向。通过对ZigBee和IEEE 802.15.4的分析研究,并针对IEEE 802.15.4规范规定的物理帧、MAC帧的具体格式,进行了仿真关联平台的设计,为ZigBee/IEEE 802.15.4网络设计打下了坚实的基础。ZigBee网络的应用配置、性能分析和改进优化等,也是今后研究的方向。     

基于能量感知的WSN按需多径路由协议

在无线传感器网络(WSN)按需距离矢量(AODV)路由协议的基础上,提出一种基于能量感知的WSN按需多径路由协议——AODV-EALB。综合考虑链路质量、转发优先级系数、剩余能量和节点接收数据包的信号强度,均衡网络节点能耗。仿真实验结果表明,AODV-EALB协议能降低丢包率,延长网络生存周期。     

基于IEEE802.15.4无线传感器网络的IPv6协议栈

基于IPv6overIEEE802.15.4的无线传感器网络是目前研究的一个热点。其中,设计适合传感器节点的嵌入式IPv6协议栈是一个关键。本文在分析了IEEE802.15.4和无线传感器网络的特点后,针对这些特点提出一种嵌入式IPv6协议栈的设计方案;并在本文的最后,总结了设计时要考虑的关键因素。     

基于802.15.4的无线传感器网络查询质量优化算法

在簇形结构的无线传感器网络中,针对基本单元簇,在IEEE 802.15.4协议的MAC层讨论查询质量的优化问题。建立了以查询质量为目标,带宽限制为约束条件的优化模型,并提出了动态规划法和查询质量因子动态更新算法相结合的动态查询质量保证算法。仿真实验表明,该方法能提高IEEE 802.15.4的实时带宽利用率,减少查询响应时间,并能根据不同的查询质量要求提供相应的服务。     

基于ZigBee协议的无线键盘软件设计与实现

本文首先对IEEE802.15.4协议和ZigBee协议进行了研究,分析了JN5121 ZigBee的软硬件开发环境,包括JN5121芯片、传感器开发板、编译环境CodeBlocks、烧写器Flash Programmer等,然后基于该软硬件环境,实现了无线键盘的软件设计,包括系统设计的总体结构,ZigBee无线键盘的工作原理和过程,并给出了程序流程。最后对本文做了总结并指出了下一步研究方向。     

基于ARM的无线传感器网络MAC协议设计与实现

针对无线传感器网络的特点, IEEE 802.15.4标准以其低速率、低功耗、短距离等技术特征成为无线传感器网络底层协议栈的最佳选择之一。研究IEEE 802.15.4介质访问控制(MAC)层协议栈后,在ARM9 Linux平台上设计并实现IEEE 802.15.4 MAC层协议栈软件,软件最终以Linux字符型驱动的形式发布。结果表明,软件能完整实现IEEE 802.15.4 MAC层协议,具有较大的实用性和扩展性。     

基于路径损耗的WSN拓扑控制算法

现有无线传感器网络拓扑控制算法大多基于理想网络模型,且需要节点位置信息。为此,提出一种基于路径损耗的拓扑控制算法。该算法无需任何节点位置信息,通过计算两节点间小于或等于3跳的前向与后向路径损耗,构建网络拓扑。仿真结果表明,该算法能降低网络能耗及节点间的通信干扰,保证网络连通性,延长网络生命周期。     

基于Z-Stack协议栈的WSN能量管理策略

在分析基于ZigBee协议的Z-Stack1.4.3协议栈基础上,实现无线传感器网络(WSN)数据的自动周期获取,通过设置协议栈中休眠条件,不仅能最大限度地降低功耗,而且可以保证网络的同步性。构建一个簇树结构的低功耗ZigBee网络,设计具有网络数据、拓扑显示等功能的监控管理系统。应用结果表明,该系统能在低功耗下稳定地工作,完成环境数据监测。     

WSN/WSAN中的时间同步算法研究

无线传感器网络实现了人类对现实世界的观测,由于网络中节点可以单独监测,因此在这样的网络中节点间需要时间同步,以确定事件发生的顺序。阐述了WSN时间同步的相关问题,并从同步报文传递方式的角度详细介绍了几种时间同步算法;从定性和定量两个方面对算法进行了比较。在此基础上,针对WSAN的新特点提出算法融合的设计思想。     

基于网格部署模型的WSN密钥分配方案

针对现有密钥预分配方案中网络连通性差、存储开销大、节点抗攻击能力不强等问题,提出一种基于网格部署模型的无线传感器网络密钥分配方案。该方案将部署区域划分为相互不重叠的六边形网格,为每个网格分配多个不同的密钥空间,且使任意相邻的网格之间仅共享一个密钥空间。根据节点的部署信息和已知的区域信息为其分配密钥信息,从存储开销、网络连通性和安全性方面对方案进行性能分析。实验结果表明,与已有密钥分配方案相比,该方案的网络连通率为1,不仅能降低节点内存需求,而且增强了无线传感器网络中节点抗随机攻击和区域攻击的能力。     

基于多态蚁群算法的WSN能耗均衡路由协议

针对无线传感器网络（WSN）的能耗均衡问题,提出一种基于多态蚁群算法的路由协议,采用周期传输和数据融合的方式,将无线传感器节点的剩余能量信息融合到信息素的形成中。仿真实验表明,与Leach协议相比,采用该协议有82％的节点生命周期更长,在相同时间内网络可多传输48％的数据包。在实验室使用31个节点部署无线传感器网络,将路由协议应用于网络。实验结果验证了该协议的有效性。     

基于最小覆盖集的WSN数据聚集算法

针对无线传感器网络(WSN)能量有限且网内聚集错误检测率较低的问题,提出一种基于最小覆盖集的WSN数据聚集算法。构造一颗以汇聚节点为根并包含最少中间转发节点的树,其中间转发节点为树的最小覆盖集。在中间转发节点中引入读向量的相似性判断,以去除网内冗余及错误数据。实验结果表明,该算法能减少网内通信能耗,提高收集数据的准确性。     

分裂WSN中基于消息摆渡的吞吐率分析

在无线传感器网络(WSN)中,由于节点能量与通信距离的限制,节点间的通信会出现间隙性,甚至产生分裂网络。为此,采用消息摆渡的方法构造网络吞吐率的数学规划问题并进行仿真。实验结果表明,节点的缓存空间、感知速率不影响整个网络的吞吐率,网络吞吐率随摆渡节点移动速度的加快而提高。     

基于Hash函数的WSN密钥分配方案

针对经典随机密钥预分配方案存储和通信开销大、安全性不足的问题,提出一种基于Hash函数的无线传感器网络密钥预分配方案。采用Hash函数单向运算提高密钥安全性,通过单次广播过程分配密钥法降低通信开销。仿真结果表明,该方案可降低存储开销,提高节点抗俘获攻击能力,且通信开销从O(2N)降至O(N)。     

基于模糊逻辑分类的WSN Sinkhole侦测

分析无线传感器网络Sinkhole攻击侦测的监测特征、方法和侦测流程,设计并实现基于模糊逻辑分类的攻击侦测方案。仿真实验表明,该方案能较好地解决多因素集合的模糊信息问题,克服以往方案侦测模型复杂、误报率较高的不足,具有运算量小,易于实现、适用性好的特点。     

基于蚁群算法的WSN多路径负载均衡路由

为使无线传感器网络节点能量消耗相对均衡,在定向扩散路由算法的基础上,结合蚁群算法,提出一种多路径负载均衡路由算法。该算法利用蚁群的自适应和动态寻优能力,在源节点和目的节点之间搜索建立多条传输路径,并将节点剩余能量引入启发因子,均衡节点能量消耗。同时,运用层次分析法,赋予每条路径一定的负载分配比例,使数据总能在链路性能较优的多路径中均衡传输,延长整个网络的生命期。仿真结果表明,与定向扩散路由算法相比,该算法能够均衡节点能耗,有效延长网络寿命。