无线认知传感器网络的研究

在无线传感器网络中引入认知无线电技术,构成无线认知传感器网络,可以减少ISM频段干扰,提高数据传输率。对无线认知传感器网络的研究目前已成为一个新的研究领域。介绍了无线认知传感器网络的概念,从无线认知传感器网络的节点、频谱感知、频谱决策、频谱共享、频谱迁移、网络层、传输层、应用层等方面综述了现有的研究成果,讨论了目前存在的问题和需要进一步研究的方向。     

基于剩余能量的认知无线传感器网络频谱分配

针对当前无线传感器网络(WSN)使用的ISM频段频谱资源稀缺、传感器节点能耗受限等问题,将认知无线电技术应用到无线传感器网络,提出一种基于改进二进制灰狼优化算法(IBGWO)的频谱分配方案。该算法在标准灰狼算法(GWO)的基础上采用由适应度值比例构成的权重因子,动态调整算法的位置向量更新,同时使用一种动态转换函数,将个体位置映射,到二进制空间,具有平衡全局搜索和局部开发的能力。仿真实验表明,将改进后的灰狼优化算法应用于认知无线传感器网络频谱分配中,其收敛速度和寻优能力优于标准灰狼算法,能较好的实现认知无线传感器节点的剩余能量最大化,且次用户接入公平性优于其他算法。     

基于非合作微分博弈的无线传感器网络频谱接入

随着无线传感器网络应用的日益广泛,无线传感器网络对频谱的需求越来越多。在认知无线电动态频谱管理的思想下分别给出针对无线传感器网络非合作微分博弈的两种模型,一种是确定性的微分博弈模型,一种是随机微分博弈模型。通过对两种模型的讨论,分别给出了各自的反馈纳什均衡解,它们真实地反映了时变的无线电频谱环境,并提高了频谱的利用率。     

认知增强型无线传感器节点设计

为了提高无线传感器节点及其网络的吞吐量和频谱利用率,从节点设计的角度,引入认知方法增强节点的频谱感知能力,设计了基于低功耗高速率处理器的多射频接口认知增强无线传感器节点.节点采用STR911系列的ARM9微处理器,具有4个射频接口,覆盖了ISM频段和ZigBee频段.实验结果表明,相比基于Atmega128处理器的节点,该节点具有更强的认知能力,吞吐量提高了68.41%,平均信道感知时延缩短了1.4782ms;相比于CSMA/CA方法,通信时延缩短了11.86%,链路层控制方案能够有效避免干扰对节点间通信的影响.     

衰落信道下认知传感器网络频谱检测方法研究

随着无线电授权频段的日益紧缺和ISM公用频段的日益拥挤,无线传感器网络的研究和应用不可避免地要解决获取频谱资源的难题。而且,无线传感器网络的低成本特性使得花费大量资金注册申请频谱使用权的做法并不合理。因此,本文探讨了基于认知无线电技术为传感器网络寻找新的可用频谱资源,提出了衰落信道下两种基于能量检测的协作频谱检测方法。仿真结果表明,所提出的检测方法具有可靠的频谱检测概率,为寻找可用频谱资源奠定了基础。     

基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略研究

随着无线通信业务的不断增长和智能终端的日益多样化,无线频谱资源变得愈加紧缺,认知无线电作为一项能够有效解决频谱利用率过低的技术,近年来引起了学术界和工程界的广泛关注。在认知无线电网络中,次用户以合作频谱感知的方式智能判断主用户的工作状态,以便在授权频谱的空闲时段内接入并加以使用。将全双工通信技术引入到传统的认知无线电网络中,实现了频谱感知和数据传输的同步,既能确保数据传输的连续性,又能减少对主用户的干扰,对提升无线频谱利用率具有重要作用。对于多信道全双工认知无线电网络的信道分配,建立了次级网络吞吐量最大化模型,并通过惩罚函数法,将混合整数非线性规划问题转换成不带约束条件的非线性规划问题,提出了基于遗传算法的全双工认知无线电网络信道分配策略。仿真实验结果表明,该算法能在综合考虑算法复杂度和性能的情况下,完成信道分配并保证次级网络吞吐量的最大化。     

无线传感器网络动态频谱分配方案

针对无线传感器网络带宽与能量受限问题,以最大化频谱利用和最小化频谱切换为目标,兼顾优先级和公平性指标,构造最大化系统整体性能的目标函数。在此基础上,提出一种适合无线传感器网络的动态频谱分配方案。仿真结果表明,该频谱分配方案在考虑优先级的同时能够公平地分配频谱资源,实现最小化频谱切换。     

基于蛙跳博弈优化算法的认知频谱分配

为有效分配与使用认知传感器网络中存在的空闲频谱,提高网络的吞吐量,提出了一种基于蛙跳博弈优化算法(Improve Swarm optimization method based on Leapfrog Game, ISLG)的认知频谱分配方案。节点采用双天线降低路由中的信道冲突概率,并针对在认知无线传感器网络(Cognitive Radio Sensor Networks, CRSN)中使用传统路由方案容易导致的节点间路由限制与热区问题,提出了基于三角剖分分层的自适应路由(Adaptive PU Quantity Routing Based on Triangulation Layering, APRT),通过避免路由中多枝节点出现的方式增加网络吞吐。频谱分配中,基于主用户位置信息,以蛙跳博弈基础寻优的分配群进行再移动,提高了频谱分配的可靠性。仿真实验表明,相比其他经典群优化算法,所提方案可以有效提高全局搜索能力,频谱分配后的系统吞吐量有了明显提升。     

认知协作网络中安全传输策略

认知协作网络是一种基于协作通信技术的认知无线电网络,不仅解决了不同网络在特定的时间与空间中频谱资源分配不均的问题,而且可以通过主次用户间的协作提高网络性能.但随着各种无线技术和移动应用日益丰富,由于无线信道的固有特性,服务质量会因安全问题造成性能损失与波动.针对认知协作网络中,因受到恶意用户攻击,引起的网络传输性能下降的问题,提出基于区块链的安全协作传输策略.首先,采用区块链进行身份认证,避免数据污染而导致传输性能的损失与波动;然后采用RS(Reed-Solomon)码编码来提升纠错能力,进一步提高网络性能的稳定性.仿真结果进一步证明了所提出的方案优于现有的认知协作网络传输方式,具有较高的安全稳定性.     

无线传感器网络低能耗协作频谱感知方法

针对无线传感器网络能量受限问题,以双门限能量检测为基础,以最小化系统感知能耗为目标,提出了一种适合无线传感器网络的休眠与审核相结合的频谱感知方法。在获得目标检测性能条件下,该方法让部分传感器负责频谱感知工作,其他处于休眠状态,只让有准确感知结果的传感器发送1 bit感知结果到融合中心。理论分析和仿真结果表明,与传统的能量检测方法相比,该方法既有效减少了系统的感知能耗,又节约了带宽。     

按需能量多路径的路由协议研究

微机电系统、处理器、无线通信及存储技术的进步促进了无线传感器网络的飞速发展,使得无线传感器网络成为一种全新的信息获取和处理技术,也因此与传统网络有着许多不同之处.介绍了无线传感器网络的特点及其通信协议体系结构,着重讨论了传感器网络路由协议的设计问题.在分层模型基础上,动态地选择汇聚节点和分层模型的能量多径路由协议可使能量均衡,延长网络寿命,提高数据转发率,这也是传感器网络路由设计的主要目标.     

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。     

传感器网络技术及其在水文自动测报系统中的应用

传感器网络作为Internet2的主要的远景规划之一,具有实时监测、感知、采集、处理、传输监测区域信息的能力,在很多领域已被广泛关注。从分析传感器网络的技术入手,首次提出将其用于大范围水文测报系统中获取水文数据,并分析了其在水文测报系统应用中的体系结构和功能层次。     

基于Wireless USB的无线传感器网络节点设计

在研究2．4G技术的基础上,分析了Wireless USB技术应用于无线传感器网络领域的技术优势,并以此为平台,以通用MCU为处理器,基于软件无线电理念分别设计制作了传感节点和Sink节点。软件设计依托认知无线电技术组建分簇型结构网络,并在安全机制、抗干扰机制和低功耗方面作了深入研究．经调试系统达到了设计指标。     

MAC与TCP跨层的认知无线网络传输性能增强

认知无线网络中,认知用户需要具备频谱感知的功能,在主用户到来时,可以实现动态频谱切换,从而不影响主用户的通信.但是频谱感知和切换带来的时延可能使认知用户TCP频繁的启动慢启动,而影响传输性能.提出的TCP-CWN(TCP for cognitive wireless network认知无线网络TCP)算法,通过TCP-MAC跨层可以消除由于频谱感知和切换带来的慢启动问题.本方案在NS2上进行仿真,实验结果显示在认知环境下TCP-CWN能很好的缓解由于频谱感知对传输的影响,提高认知用户的传输吞吐量.     

基于动态认知PSO的无线传感网络高效路由

研究无线传感网络高效节能路由的问题. 无线传感网络中的节点需要使用电池等一次性能源来进行能量供应, 很多恶劣的环境下无法对节点进行能量补充. 传统的无线传感器网络路由协议主要集中在网络质量或者能源解决的某一方面, 保证了网络质量的网络如果网络工作时间较长就有一些节点因为能量耗尽而死亡, 相反如果仅保证能源节约的网络却无法保证网络的质量. 为此提出一种基于动态认知PSO的无线传感网络高效路由的方法, 分析无线网络的架构以后在传感器节点的路由寻找中引入动态认知的PSO算法, 对节点当前的能量状态与路由信息实时     

认知物联网频谱感知数据伪造攻击研究

认知物联网可以看作是＂认知无线电传感器节点的分布式网络＂,它通过在物联网中实现认知无线电技术,可以有效地解决物联网面临的频谱资源紧张等问题。文章提出了认知物联网的基本定义和体系结构,设计了频谱感知数据伪造（SSDF）攻击模型,分析了基于数据融合、基于一致性、基于SVDD算法、基于异常值检测等四种解决方案的原理与性能。     

RFID移动容迟传感网

RFID移动容迟传感网利用射频识别与认证技术对目标对象进行标记,从而便于扫描和读取,然后通过无线传感网协同地感知、采集和处理监测区域中被监测对象的信息.通过将这RFID和无线传感网这两种技术有效组合、优势互补将极大拓宽它们的应用领域.     

基于云免疫算法的认知无线网络参数优化

为了提高认知无线网络的参数优化效果,提出了一种基于免疫优化的认知引擎参数调整算法。免疫克隆优化是一种有效的智能优化算法,适合求解认知无线网络的引擎参数调整问题。免疫优化中,变异概率影响着算法的搜索能力;利用正态云模型云滴的随机性和稳定倾向性特点,提出了一种基于云模型的自适应变异概率调整方法,并用于认知无线网络的参数优化。在多载波环境下对算法进行了仿真实验。结果表明,所提算法收敛速度较快,参数调整结果与对目标函数的偏好一致,能够实现认知引擎参数优化。