基于OPNET的IEEE802.15.4无线簇树网络仿真

簇树网络是一种典型的基于基础设施无线通信网络的拓扑结构,具有确定的通信路径和可预测的通信延迟,可用于实时性能要求较高的应用.目前无线簇树网络缺乏有效的仿真平台,为此,采用OPNET设计IEEE802.15.4簇树网络的节点模型及其分层协议,实现信标模式超帧中带时隙的CSMA/CA和GTS机制以及网络构建、应用数据的产生、路由和接收等功能.建立一个三层的簇树网络进行仿真实验,其结果表明:仿真模型支持协议规定的通信功能,正确地完成网络中设备间实时和非实时数据的发送和接收,可以用于无线簇树网络的研究和分析.     

信标模式下IEEE802.15.4网络漏洞分析及利用研究

IEEE802.15.4因其低速率、低成本、低功耗和高质量特点,成为无线传感器网络MAC层标准,已被广泛应用于各种领域,其安全漏洞一旦被攻击者发现并利用将造成难以估量的后果。为发现当前协议标准中存在的问题,文章对IEEE802.15.4协议的MAC层标准进行了分析,发现了信标广播漏洞和GTS管理机制等漏洞,并给出了信标同步扰乱、阻止节点接入、空闲时隙抢占和空闲节点仿冒4种漏洞利用模式。漏洞及其利用模式的发现可为研究人员改进协议设计的安全性提供基本依据。     

LEACH协议算法改进及仿真

针对低功耗自适应集簇分层型协议(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)能量消耗不均和节点过早死亡的问题,提出了LEACH协议的改进方案.该方案考虑了聚簇内节点的能耗、定位和网络服务质量,从簇头的选举算法和数据融合着手,在生存时间、能量消耗、基站数据接收三方面对簇头选举算法进行了分析改进.对改进后的LEACH协议和原LEACH协议进行仿真,仿真结果表明改进后的协议在生存时间上提高了33%,并减少了节点能量消耗和降低了基站接收数据的量.     

IEEE802.15.4a信道对UWB功率谱影响分析

研究超宽带功率谱密度,从路径损耗模型、多路径模型和小尺度衰落模型方面分析IEEE802.15.4a工作组信道模型.采用直接序列脉冲(direct-sequence pulse-amplitude modulation,DSP-PAM)超宽带(ultra-wideband,UWB)系统的信道响应,仿真分析了8种信道对2～10 GHz超宽带系统功率谱分布情况.仿真结果表明,多路径信道对UWB功率谱影响不大,脉冲UWB具有抗多路径干扰能力强的特点.     

基于IEEE802.15.4标准的改进型隐藏节点冲突避免策略

对已有的隐藏节点冲突避免策略进行了改进,改进后的策略对区域分组方法进行了优化,对IEEE802.15.4超帧结构进行了调整,并提出了更为灵活的时隙分配方法。仿真结果表明该改进方案可以有效降低网络端到端时延和丢包率,提升了QoS性能。     

基于信任与能耗均衡的安全分簇路由协议

针对现有信任感知路由协议中信任模型较为简单且能耗优化不足的问题,提出了一种基于信任与能耗均衡的安全分簇路由协议（SCR-TBE）.采用模糊综合评判模型并引入多种评判因素计算直接信任,根据偏离度对推荐信任进行过滤与权重分配,并在计算综合信任时考虑历史信任.同时设计簇头惩罚系数,加快恶意簇头的识别与隔离的速度.通过划分监控区域进行非均匀分簇,缓解能量空洞现象.将节点信任值、剩余能量以及数据传输距离作为路由选择因素.设计入簇函数与转发函数,降低恶意节点参与数据传输的几率.仿真结果表明,所提协议与LEACH-C协议和TLES协议相比,数据包数目与能耗均衡性均得到较大提高,提升了无线传感器网络的安全性与可靠性.     

基于IEEE802.15.4的ZigBee无线传感器网络节点的设计与实现

在无线网络中引入Zigbee技术,利用Zigbee无线传感器并采用Chipcon公司的CC2430芯片和TI公司的CC2430芯片,实现了短距离范围内数据采集及处理.本设计具有低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本等特点.     

基于多信道的MAC层协议在无线传感器网络中的应用

摘要：随着无线传感器网络在工业测控,医疗监护和智能建筑等领域的迅速发展,使用单一信道和信道竞争的MAC层协议已经很难满足这些应用的低功耗、抗干扰、高可靠性和可预测可控制时延等要求.基于多信道的MAC层协议是满足这些应用要求的一个重要手段.本文提出了系统的对多信道MAC层协议的分类方法,并总结和比较了到目前为止在无线传感器网络多信道MAC层协议方面的主要研究工作和国际标准化协议的研究进展,最后提出了在这个领域的若干研究课题和发展方向.     

车位管理系统中的无线传感器网络性能分析

基于无线传感器网络的车位管理系统能让停车场的管理变得更加智能、高效,给车主提供方便快捷的停车服务,但该系统的一些重要参数,特别是无线传感器网络的性能指标必须在系统实现前做出正确的评估.为此,建立车位管理系统的无线传感器网络仿真模型,并在此基础上对无线传感器网络的能量消耗、丢包率等重要参数进行仿真分析.仿真结果不仅验证了无线传感器网络仿真模型的可行性,还给下一步部署和优化车位管理系统的无线传感器网络提供参考.     

基于NS2的水声传感器网络MAC层协议分析

MAC协议决定了水声信道的使用方式,作为水声网络的关键技术之一,它越来越受到人们的普遍关注,它的研究对水声传感器网络的发展具有至关重要的作用.经过分析比较现有的陆上无线通信协议,选取其中性能较适用于水声信道的TDMA、802.11和S-MAC协议进行研究分析,对三者的各方面性能进行比较,并针对水声信道特点提出改进方案:利用TDMA的时延,交错设置帧周期;使IEEE802.11协议一次握手传输多个数据并采用周期性睡眠机制;对SMAC协议采用事先预测网络流量,动态调整占空比.设计了水声信道MAC层协议的仿真方法,通过修改NS2中已有无线通信协议的物理层和链路管理相关代码,实现了水下通信环境的模拟.     

基于能耗转移与数据作用力的无线传感器网络节能修正算法

针对无线传感器网络能量受限的问题,提出通过判断传感器节点状态阈值来改变其状态的方式,将能耗最大路径的能耗分散到其他能耗相对较少的路径上,以便增加网络整体生命周期的节能修正算法。通过实验分析无线网络传感器路由算法得到传感器节点数据传递量与发生相应数据传递量的节点数量的概率之间的关系曲线,并给出了其影响参数及特征,获得了网络中能耗最多节点的分布特点,根据该特点,确定节能修正算法中的阈值。由于该算法本身消耗能量,给出数据作用力的概念,应用该概念降低算法自身的能耗。实验结果表明,该算法降低了无线传感器网络能耗,增加了网络生命周期。     

Performance analysis of network code division multiplexing over wireless sensor networks

In a wireless sensor network (WSN), multiple groups of source nodes communicate with their respective destination nodes with the help of a common relay network. To remove the inter-session interference among multiple transmission sessions at each destination in a wireless sensor network, a network code division multiplexing (NCDM) scheme is proposed for the parallel session model. The fundamental of the NCDM scheme takes advantage of the property of the low-density generator matrix (LDGM) code to calculate the equivalent received signal. Then the NCDM scheme is analyzed. Based on the analysis of the soft processing, a new code design criterion for the construction of the generator matrix is developed. Simulation results show that by following the proposed code design criterion, the bit error ratio (BER) performance gap between the scheme we studied and the serial session scheme can be managed effectively.     

Performance analysis of ultra-wideband based wireless sensor networks in indoor office LOS environment

By analyzing the indoor office LOS channel model defined by IEEE 802.15.4a standard and deducing the variance for intra-symbol interference (IASI), inter-symbol interference (ISI) and multiuser interference (MUI), performance analysis model for ultra-wideband (UWB) based wireless sensor networks (WSN) is proposed, and the bit error rate (BER) formulation is also obtained. The comparison of performance analysis model with and without intra-symbol interference shows that the intra-symbol interference cannot be neglected and such interference will significantly decrease the system performance. In order to verify the proposed performance analysis model and BER formulation, the semi-definite programming (SDP) algorithm is used to obtain the pulses complying with the spectrum requirement of China and IEEE 802.15.4a standard, and by using such pulses, simulations and theoretical analysis are compared, the comparison results show the validity of the proposed performance analysis model and BER formulation.     

基于IEEE802.15.4标准技术家庭控制子网关的设计与实现

随着社会经济和科学技术的发展,智能家居成为未来家居的新方向,标准化的无线家庭网络组建成为了研究热点.文章基于IEEE802.15.4标准协议并参照国家家庭控制子网通信协议规范及家庭网络设备描述文件规范等相关规范和标准,给出了家庭控制子网关软硬件设计实现方案.     

多态无线传感器网络可靠性分析

为评估多态无线传感器网络(WSN)的可靠性并降低其计算的组合复杂度,构建了节点三态的 WSN 模型,给出结合信息流动力学的时延约束下三态 WSN可靠性符号化定义,提出了基于 MMDD的三态 WSN可靠性符号算法,该算法通过自定义操作对三态 WSN按需构建,不需枚举所有路集,可有效地降低算法的空间复杂性。实验结果表明,MMDD算法能有效分析时延约束下三态 WSN可靠性,且相比 Robert算法具有更高的运行效率。     

WAPI实施方案的安全性分析

利用增强的BAN类逻辑——AUTLOG逻辑,对中国无线局域网安全标准无线认证和保密基础设施(WAPI)实施方案的认证模型进行了深入分析,分析结果表明该实施方案改正了原国家标准中密钥协商协议存在的安全缺陷,在协议执行结束时能够保证用户端和接入点实现对彼此的身份认证,并且使双方建立了共享的单播主密钥．该协议能够达到预期的安全目标．     

宽带无线网中的带宽分配方案及QoS分析

提出了一种适用于宽带无线网络的带宽分配方案并对业务的QoS指标进行了分析．对于实时的话音和视频业务．系统周期性地每帧为其分配所需信道。同时，每帧中预留一部分保护信道给这类业务的切换呼叫；而非实时的数据业务则使用每帧中剩余的信道．以TDMA／TDD模型为基础对该方案在帧级进行了分析及仿真．结果显示．该方案可同时满足实时业务新呼叫阻塞率、切换呼叫失败率及数据分组时廷的要求．     

基于H.264的SVC在IEEE 802.16宽带无线网络中的应用

给出一种在IEEE 802.16宽带无线网络中提供视频点播、传输流媒体信息的解决方案.该方案利用基于H.264扩展分级视频编码技术,以及一种通过实时监控网络中流量拥塞状况而进行自适应码率控制的机制.仿真结果表明,采用该方法无线接入资源利用率达到96%,能够有效保证视频流平滑、稳定传输,视频信息持续播放.     

Performance analysis of wireless local area networks (WLAN) in a coal-mine tunnel environment

In order to establish an effective wireless communication system in an underground coal-mine environment, the propagation of radio waves through a rectangular-like mine tunnel was investigated by jointly, considering both the dielectric constant and the reflectance of a mine tunnel. By combining free space and modified waveguide propagation models, we propose a new hybrid propagation model based on ray tracing. Simulation results have shown the effectiveness of establishing a wireless Local Area Network (LAN) in this coal-mine environment. The results of this research will be very useful as a guide in the design and development of tunnel wireless LAN systems.