基于NS2的无线地下传感器网络信道模型的扩展与实现

 无线地下传感器网络作为一个全新的研究领域,它的大多数研究还在理论阶段。建立一个更接近真实地下环境的仿真平台,可以减少部署实验所耗费的资源。本文以现有的双径模型叠加多径瑞利衰落的地下信道模型为基础,建立考虑电磁传播信号所有成分的地下信道模型,同时增加地下-地上信道模型以及地上-地下信道模型,在NS2上进行仿真实现。在实现的平台上进行仿真,分析了吞吐率和丢包率这2个性能指标在不同通信距离的变化规律。仿真结果表明,所采用的模型能很好地反映地下通信情况,验证了模型用于地下环境仿真的可行性,为无线地下网络的学习和研究提供了参考及工具。     

无线地下磁感应通信系统研究与实现

无线磁感应通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,可以克服传统电磁波无线通信在地下环境中信道不稳定、天线尺寸大等问题,更适用于无线地下传感器网络.针对无线地下传感网络的应用需求,本文建立了基于收发线圈的磁感应耦合式无线通信模型,分析了发射磁场的分布特点,设计了无线地下磁感应通信系统,搭建了实验测试平台.实验结果表明,该系统在地下环境中可以实现短距离的无线数据传输,通过增大收发线圈的半径和增加匝数可以延长通信距离,改善系统通信性能,为无线地下传感网络的应用提供参考.     

一种基于多接口多信道的移动Ad Hoc网络仿真平台实现方法

目前移动Ad Hoc网络的研究主要针对单接口单信道场景,但随着底层无线技术的进步和发展,一个节点往往可以具备多个接口,并且可以配置不同的信道。新的特性使得针对移动Ad Hoc网络的研究有了新的网络支撑环境。针对现有的NS-2环境下单接口单信道模型的不足,提出具有多接口多信道特性的移动Ad Hoc网络仿真平台的一种实现方法。实验结果验证了多接口多信道平台设计的正确性。该仿真平台的实现,使得多接口多信道环境下的移动Ad Hoc网络性能评估成为可能,并且能够方便对新研发协议进行测试。     

无线传感器网络中基于衰减信道的决策融合

无线传感器网络中的链路通信质量对上层应用有重要的影响.为此,本文研究了基于衰减信道的多传感器决策融合问题,提出了最优似然比融合规则,并推导出适用于无线传感器网络的二种次优融合规则,最后讨论了相同传感器和相同信道模型下的融合情况.仿真结果表明此方法能比较好的适应在无线传感器网络中信息融合时所遇到的链路衰减和噪声干扰等问题.     

OMNeT++平台上无线传感器网络仿真系统的研究*

仿真系统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。通过仿真,人们能够在一个可控的环境里研究无线传感器网络,观察由不可预测的干扰和噪声引起的节点间的相互作用,减少投放后的网络维护工作。OMNeT++是一款开源的、基于组件的、模块化的开放网络仿真平台。在OMNeT++平台提供的网络仿真基础类库和开发环境的基础上,紧密结合无线传感器网络自身特点,从仿真模型、实现机制和应用场景等方面设计了无线传感器网络仿真系统,并在Linux操作系统上编程实现。通过实验验证,该仿真模型可以正确仿真MAC     

MANET中瞬时链路的成因与应对方法研究

研究了无线信道大尺度路径损耗和小尺度信号衰落的基本原理,论证在当前移动自组网的性能研究中,未引入小尺度信号衰落所造成的不客观性.对NS-2仿真软件进行开发,设计基于瑞利分布的小尺度信号衰落模型,实现真实无线信道环境的仿真.通过仿真实验,分析小尺度信号衰落所产生的瞬时链路对通信性能所产生的影响,并提出相应的应对思路和策略.     

WSN SnSim:一种无线传感网络仿真平台的研究与实现

随着无线传感网络技术的研究逐渐深入,对于无线传感网络仿真平台的需求也受到越来越多的重视.为了更加方便有效地进行无线传感网络上的算法研究,设计实现了一种无线传感网络仿真平台SnSim (Sensor Network Simulator).针对目前无线传感网络的发展情况,结合无线传感网络的特点,采用目前流行的Eclipse RCP面向对象框架,设计了无线传感网络仿真平台的数学模型、体系结构、功能模块、平台语言.实现了无线传感网络仿真平台,并对其性能及有效性进行了科学评估.     

基于OPNET的无线传感器网络MAC协议研究

在无线传感器网络中,MAC协议是网络高效通信的重要保证。本文利用OPNET仿真平台,对低速无线个域网(LR-WPAN)中IEEE802.15.4的MAC协议的超帧结构和时隙保障(GTS)机制进行研究。仿真实验中构建了小型星型网络,能更清楚地反映网络中的平均能量消耗情况,并通过设置不同的仿真场景,说明了GTS机制能有效节省电源能量,为大型无线传感器网络的设计提供了重要依据。     

可调功率双忙音无线MAC协议

针对无线多跳网络大干扰范围下的暴露终端问题及无线介质访问控制(MAC)协议的多源干扰叠加现象,提出一种基于双忙音信号的可调功率MAC协议——非对称双忙音(ADBT)协议,包括BT-CTS/BT-ACK机制和BAE算法2种解决方案。基于OPNET平台建立仿真模型用于比较分布式协调功能、DBTMA、VPDBT 和ADBT四种协议的性能,实验结果证明,ADBT能在大干扰范围下更有效地避免分组冲突,提高信道利用率。     

Investigation of malware propagation model over wireless sensor network based on nodes' diversity

针对目前无线传感网络中恶意软件模型化工作的不足,在二维元胞自动机基础上提出了节点差异性的恶意软件传播模型.该模型引入了MAC无线信道争用机制和邻域通信距离因素,描述了节点差异度对恶意软件在无线传感网传播扩散的影响.分析仿真实验表明,大规模无线传感网络的节点差异度、无线信道争用机制都对传播行为产生了重要影响,降低了恶意软件的传播速度.与传统传播模型相比,该模型更能够准确描述恶意软件在无线传感网络环境下的传播行为,为无线传感网络安全防御研究提供基础.     

无线地下传感器网络的研究

本文对无线地下传感器网络的关键技术进行了研究,包括体系结构、拓扑结构以及路由算法,重点分析了路由算法,拓扑结构及其与普通传感器网络的区别。最后,针对无线地下传感器网络的特点提出了未来的研究方向。     

井下UHF宽带传播多径信道的频域AR建模

根据信道脉冲响应波形,文章对井下UHF宽带无线电波多径信道进行了频域自回归(AR)建模与仿真,证明了频域AR模型在井下多径信道应用的可行性,这为井下宽带乃至超宽带无线通信的信道模型计算机仿真研究提供了一种新思路。仿真结果表明,频域AR模型只需要很少的模型参数就可给出一个比较精确的信道描述,是信道建模比较理想的选择。     

IEEE 802.15.4协议在矿井无线传感器网络中的改进应用

综合分析了无线传感器网络在煤矿井下的研究发展现状,对无线传感器网络在井下应用的关键问题作了探讨.搭建了无线传感器网络性能分析平台,设计了3种典型的带状井下无线传感器网络仿真场景.仿真结果证明了改进的有效性与必要性.     

基于以太网的MANET网络试验床

在移动自组织网络（MANET）的研究中,一般采用软件仿真和现场试验的方式对所设计的路由协议进行验证。软件仿真常用来对路由协议的原理和性能进行初步验证,现场试验则常用在开发过程中的测试和产品上线之前的最终验证。在MANET的路由协议开发过程中采用现场试验的方式进行测试其结果虽然准确可靠,但是试验成本较高、操作相对较为复杂,并且试验结果容易受到地理环境等外界因素的影响。针对上述情况,本文提出一种基于有线以太网构建MANET网络试验床的方法,并基于VxWorks实时操作系统,设计和实现一个接近于真实试验环境的MANET网络试验床。该试验床对标准的TCP/IP协议栈进行扩展,在网络层和数据链路层中间添加模拟无线链路层,从而在有线链路上模拟节点移动、无线信道通信等MANET网络特性。此外,试验床还可以通过管控平台配置不同测试场景,并可以实时采集网络协议栈的各层试验数据,从而方便网络研究人员进行测试和验证。该试验床克服了现场试验成本高、操作复杂等缺点,解决了现场试验过程中很难对问题场景进行重现的问题,明显减少了试验时间,提高了开发效率。     

地下电缆通道的无线温湿度传感网与BP评估

无线传感网技术线路较少,串绕简单等特点,使得短距离的无线传感技术能很好地解决地下电缆通道电缆线路繁多、运营维护监测困难等问题。通过建立基于无线温湿度传感网的地下电缆通道系统,用温湿度传感器对其进行监测,监测的实时数据用无线传感网技术传回,并通过BP神经网络模型对监测数据进行网格训练,建立优化模型,得到优化前后的权值和阈值训练误差曲线,优化前的训练样本和测试样本的仿真误差分别为0.19和0.30,优化后这两个数值分别为0.17和0.024。随机选取楚雄腰站变电站20组监测数据带入BP模型,得到结果与电缆通道温湿度安全等级对比,准确度达到93.3%。     

混沌粒子群优化神经网络的井下人员无线定位方法研究

针对井下人员定位系统定位精度较低,不能满足智慧煤矿的需求,提出一种基于混沌粒子群算法优化Elman神经网络的井下人员无线定位方法。该定位方法首先在井下巷道无线网络环境中,利用无线终端采集一定数量的样本点指纹数据库。其次初始化Elman神经网络,利用混沌粒子群优化算法对神经网络权值和自连接反馈增益因子寻优。再次用指纹数据库对优化过的Elman神经网络进行训练和测试,建立神经网络定位算法模型。最后通过无线终端采集定位点的指纹数据,由神经网络定位算法模型进行实时定位。经试验表明,该井下人员无线定位方法平均定位误差为1.35 m;而混沌粒子群算法优化Elman神经网络定位算法,其算法全局搜索能力更强,更适合井下时变环境中应用。     

基于DM365的井下多媒体监控系统设计

针对现有井下监控系统由于采用有线方式传输而存在布线难、网络覆盖不全及由于监控网络相互独立而造成成本高等问题,提出了一种基于DM365的井下多媒体监控系统的设计方案。该系统选用DM365视频处理芯片为硬件平台,嵌入式Linux操作系统为软件平台,集传感器无线数据传输和视频监控功能于一体,可对井下现场的视频、设备工作状况以及甲烷气体体积分数、湿度和温度等多维环境信息进行监测。实验结果表明,该系统提高了视频图像的处理能力,满足了井下无线传输距离的要求,适合在能量有限的煤矿井下使用。     

一种适合Underlay认知无线传感网络的跨层路由算法

在Underlay认知无线传感网络（Underlay Cognitive Radio Sensor Network,Underlay CRSN）中,由于每个信道被主用户所使用的状态随机变化,设计路由算法不仅需要考虑网络中节点的能量消耗以及延长网络寿命的需求,还要考虑路由路径上各链路的信道选择策略对路径数据传输可靠性的影响。该文研究了Underlay认知无线电模型下的CRSN路由问题,提出了一种适合该路由问题的链路Utility函数,并将这类问题建模为以最小化Utility为目标的最优化问题。在讨论了几种传统的无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）路由算法之后,提出了一种适合Underlay CRSN的跨层路由算法,并给出了该算法的分布式实现方案。计算机仿真表明所提出的路由算法能很好地适应UnderlayCRSN中信道可用状态的随机变化。