基于演化博弈的网络主动防御模型

对于网络攻防双方了趋利性,网络攻防双方根据每种策略的期望来确定每个策略的选取概率,改进复制动态方程,构建网络攻防演化博弈模型。通过复制动态方程得到不同情况下的最优策略。研究表明,具有正对性的防御策略可以更好地解决网络安全问题。通过实验仿真,验证网络攻防演化博弈模型的有效性,可以解决网络中的安全问题。     

电网调度系统网络安全态势感知研究

电力系统的安全稳定对于国家安全具有非常重要的意义。作为电力系统的主要环节之一,电力调度网络极易受到高级病毒软件的攻击,而目前常规的基于边界保护的物理隔离不足以抵挡高级病毒软件的入侵,因此开展电力调度系统网络安全防护研究具有非常重要的理论价值与工程意义。基于此,构建了基于Q学习算法的网络状态转移算法,预测网络攻击可能的最佳路径。改进了网络安全度量标准,在系统损失、攻击成本、防御成本的基础上,引入防御回报、网络状态转移成本,以静态经济收益作为网络状态转移的判断准则。应用演化博弈理论构建复制动态方程,动态再现攻防双方的对抗行为,计算经济收益动态变化,预测攻击行为的变化,确定最佳防御策略。实验结果表明基于Q学习算法与演化博弈理论的电力调度网络安全态势感知方案能够有效识别网络攻击的可能路径以及带来的最大威胁,有助于调度人员作出有效决策。     

自适应人工免疫网络算法的无线传感网络拓扑结构优化

无线传感器网络(MWSN)具有动态拓扑的特性,因而节点移动、能量消耗等影响因素会导致传感器网络的寿命。在现有层次型拓扑控制算法的基础上,借鉴adhoc网络层次拓扑生成算法WCA的设计原理,提出一种应用于无线传感器网络的新型层次型拓扑结构优化算法。该算法综合考虑节点的能量和位置状况,为每个节点定义不同的权值,从中选出性能优越的节点担任簇首,同时通过设置节点度参数来确保最优的拓扑结构。同时依托自适应人工免疫网络算法,用于实现MWSNs的目标。仿真结果表明,改进的人工免疫网络算法(KC-AAINA)有助于找到良好的聚类配置和簇头数量,限制了节点能耗,改善了MWSN的网络寿命、能量消耗和分组传输,从而提高网络生命周期。     

无线传感器低功耗路由算法

为了使无线传感网络维持在小的路由信息的同时进一步降低无线传感网络节点能耗,提出了一种改进的LEACH算法。该算法采用多跳路通信方式,对簇头与sink节点的通信过程中的节点能耗进行优化。为了避免能量过低的节点被作为簇首的情况,在每一轮的簇首选举过程中,节点剩余能量成为选举簇头节点的重要指标。然后用MATLAB进行仿真,实验证明,与经典LEACH算法相比,改进LEACH算法网络能量消耗更加均衡,使网络的生存时间有很大程度上的提高。     

基于SEP协议改进的最优稳定选举算法

针对二级初始能量异构的无线传感器网络运行过程中出现的节点能耗不均衡和网络稳定生命周期较短问题,基于SEP协议,考虑节点和簇头能量因素,以及结合节点和簇头的数据传输距离因素,提出一种改进的稳定选举路由算法(E-SEP),分析了算法本身在不同高级节点占比和不同总结点数量下的性能,并与低功耗自适应集簇分层-确定性簇头选取(L...     

面向智能电网的无线传感器网络目标探测算法

文中提出一种结合压缩感知(CS)路由算法进行目标源定位的方法。该路由算法通过对网络节点进行分簇,将簇内节点的信息集中在簇头上。然后对无线传感器网络进行拓扑优化,并采用多跳路由策略完成簇头节点与汇聚节点间的通信。最后利用次梯度投影算法,从来自簇头的少量数据中恢复汇聚节点信号源,用于目标源信号的定位。采用一种自适应处理机制优化压缩感知算法的信号重构性能。仿真结果表明,算法能准确探测目标,减少计算量,并具有良好的重构性能。     

无线传感器网络中一种能量有效的混合式拓扑控制算法

与AdHoc网络不同,无线传感器网络以降低节点的能耗作为首要的设计目标.针对节点能量有限的特点,提出一种能量有效的混合式拓扑控制算法--EAHTC算法.该算法优先选择剩余能量高的节点担任簇头节点,而且算法采用局部信息,动态调节节点通信范围,改变一跳可达邻居数量,从而减轻MAC层负担达到节能的目的.同时在网络运行过程中,算法通过周期性重新选举簇头,减小并均衡网络中节点的能耗,从而进一步延长了网络的生存期.仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于智能家居组网设计的LEACH算法改进研究

针对LEACH算法在智能家居组网系统中存在数据节点能量消耗太快以及节点死亡过快等问题,提出了一种首先利用维诺图改变几何图形的方法进而确定数据节点被选举作为无线传感器网络的簇首,再进一步根据数据节点到中心节点的距离利用簇半径动态确定的方式将其划分为"热区"簇群以及"非热区"簇群的改进的LEACH算法。通过MATLAB2016a软件对其进行实验仿真,测试结果表明本文改进的LEACH算法不仅数据节点存活率高于未改进的LEACH算法,而且数据节点网络生存时间以及节点能量利用率也优于未进行改进的LEACH算法,结果表明,经过改进的LEACH算法在性能方面均显著优于未改进的LEACH算法,具有较高的实际应用价值。     

高效节能的无线传感器网络数据收集协议

无线传感器网络中的节点具有有限的能量,为了延长网络寿命,提出了一种分布式的高效节能的无线传感器网络数据收集协议DEEC-MR.协议中节点根据自身剩余能量竞争簇头,每个簇头节点根据相邻簇头节点与基站的距离、剩余能量等信息寻找父簇头节点,构造一颗以基站为根的近优最小汇集树.簇头将采集到的数据聚合后沿汇集树以多跳的方式传输至基站.仿真实验证明该协议能有效降低网络能耗,与其他两种数据收集协议(LEACH,PEGASIS)相比,DEEC-MR将网络寿命分别提高1600％和200％,同时使能耗均匀分布在每个节点上,避免部分节点过早死亡,具备很高的可靠性.     

基于改进正余弦优化算法的UWSN节能路由

针对水下无线传感器网络节点更换困难、能量有限的特点，提出了一种基于改进正余弦算法的节能路由。在簇的形成过程中，利用改进的正弦余弦优化算法来选举簇头，综合能量、节点密度、通信距离三方面因素并讨论相应权重，为簇头选择设计了更加合理的适应度函数。簇内单跳传输，簇间传输时则采用多跳传输，通过限制深度、能量及转发区域选择合适的下一跳，将采集的信息传递给水面。经网络仿真验证，在相同条件下，该算法较传统LEACH算法和KACO、DUCISCA算法，将正常工作时间延长了6910%、 2478%、 1494%，能够有效均衡网络能耗，延长网络寿命，提高数据传输率。     

基于匹配信任度机制的移动传感网簇头更新算法

为解决移动传感网部署过程中存在的簇头节点更新质量不佳和节点生存率较低等不足,提出了一种基于匹配信任度机制的移动传感网簇头更新算法。首先,引入K-means算法,利用误差平方根函数来完成网络初始聚类,以快速定位聚类中心,提升聚类形成速度。随后,综合考虑备选簇头剩余能量、备选簇头与当前簇头的欧氏距离、备选簇头覆盖范围内节点总数3个因素,设计了基于匹配信任度的簇头更新方法,按权值对各因素进行平均分配,进而将信任度权值最高的节点作为备选簇头,从而选举出生存质量较高的节点。仿真实验表明,算法具有更高的网络稳定运行时间和簇头节点生存率,以及更低的节点故障概率。其中,网络稳定运行时间提升了80%以上,簇头节点生存率保持在90%以上,节点故障概率也较低,具有明显的优势。     

无线传感器网络能量改进路由算法研究

基于能量多路径路由协议和LEACH路由协议的大多数成簇算法是概率选择,在一定程度上会加速局域内节点能量过早消耗完,影响网络的性能。结合能量感知多路径和LEACH路由算法,提出一种能量高效的改进路由算法,从节点能量消耗角度出发,根据节点与汇聚节点之间的距离、网络中所有存活的节点到汇聚节点的平均距离以及该节点当前剩余能量值来确定簇头选择的能量阈值,并依据该值进行路由选择。仿真实验结果表明,该算法能够提高网络整体性能,有效延长网络节点的生命周期。     

高压输电监测无线传感网功率控制算法

为了延长网络生命周期,解决高压输电监测的无线传感器网络中节点能量受限问题,结合应用背景的实际特点,提出一种基于节点动态聚类的功率控制算法。该算法以高压输电监测的网络架构为基础,分析传感器节点间的空间几何位置关系,综合考虑空间几何信息与节点剩余能量,利用聚类分析方法对网络内具有相似性的节点进行动态聚类,使数据转发在类区域代表节点之间传递。同时,采用可变的功率调制技术进行数据传输。仿真结果表明,该算法能够有效地降低网络能量消耗,并延长网络的生命周期。     

基于节点分布均匀度模型的加权能量检测GAF算法

存分析了传统GAF算法在选举簇头和虚拟单元格方格划分不足的基础上,提出了一种节点分布均匀度模型的加权能量检测GAF算法,在对虚拟单元格形状改进的基础上,建直节点分布均匀度模型,进一步对虚拟单元格的划分提供参考,同时对算法中簇头选举综合考虑节点剩余能量及其与虚拟单元格内物理节点的质心间距,能有效解决节点能量消耗不均衡问题。最后以GPSR作为GAF算法的底层通信协议进行仿真,结果表明该算法有效地节省了节点的能量,延长了网络的牛存周期。     

Energy Efficient System-on-chip Design for Wireless Body Area Sensor Network

This article presents a novel energy-efficient on-chip design for wireless body area sensor networks focused towards pervasive healthcare applications. The network adopts a master–slave architecture, where the body-worn slave nodes periodically send sensor readings to a central master node. Unlike traditional peer-to-peer wireless sensor networks, the nodes in this wireless body area sensor networks are not deployed in an ad hoc fashion. The network is centrally managed and all communications are single-hop. A cluster algorithm is also presented so that all slave nodes are within the transmission range of the master nodes. It pretends that all slave nodes can share resources and information over the internet to reduce energy consumption. The design on system-on-chip platform has been simulated for some experiments and implemented. Compared to published and industrially used schemes, the power consumption of the proposed design is over 30 and 99% lower in the simulation and platform implementation, respectively.     

基于反馈裁决机制的无线传感网节点失效自愈修复

为解决移动条件下无线传感网节点失效时所导致的节点自愈困难,网络拓扑变动较大以及数据传输性能受限等不足,提出了一种基于反馈裁决机制的无线传感网节点失效自愈修复算法。首先,依据网络节点同一性及传输链路交叉特性,通过流量分析来构建节点失效裁决方法,通过排除失效节点的同级割点,避免割点对网络拓扑造成的分离影响,显著降低节点失效误判现象;再结合初级节点与次级节点具有的流量传递特性,设计节点失效评估机制,通过割点裁决与次级节点自愈重构,改善自愈过程中存在的拓扑变动,有效规避节点失效过程中存在的流量受限;随后,考虑到备用修复节点选取过程存在的节点自愈困难,结合割点可对网络拓扑进行切割的特性,定义备用修复节点优化选取准则,采用流量反馈机制来优化备用修复节点的选取,提高网络流量重定向能力,降低修复失败的概率。实验测试结果表明,与基于时变负载的复杂网络级联故障负荷再分配策略(TVL-LRS),网络级联故障自愈算法(PFO)相比,所提算法具有更低的节点自愈总数和节点拓扑移动距离,以及更高的网络出口带宽。     

Energy Efficient Medium Access Protocol for Wireless Medical Body Area Sensor Networks

This paper presents a novel energy-efficient MAC Protocol designed specifically for wireless body area sensor networks (WBASN) focused towards pervasive healthcare applications. Wireless body area networks consist of wireless sensor nodes attached to the human body to monitor vital signs such as body temperature, activity or heart-rate. The network adopts a master-slave architecture, where the body-worn slave node periodically sends sensor readings to a central master node. Unlike traditional peer-to-peer wireless sensor networks, the nodes in this biomedical WBASN are not deployed in an ad hoc fashion. Joining a network is centrally managed and all communications are single-hop. To reduce energy consumption, all the sensor nodes are in standby or sleep mode until the centrally assigned time slot. Once a node has joined a network, there is no possibility of collision within a cluster as all communication is initiated by the central node and is addressed uniquely to a slave node. To avoid collisions with nearby transmitters, a clear channel assessment algorithm based on standard listen-before-transmit (LBT) is used. To handle time slot overlaps, the novel concept of a wakeup fallback time is introduced. Using single-hop communication and centrally controlled sleep/wakeup times leads to significant energy reductions for this application compared to more “flexible” network MAC protocols such as 802.11 or Zigbee. As duty cycle is reduced, the overall power consumption approaches the standby power. The protocol is implemented in hardware as part of the Sensium™ system-on-chip WBASN ASIC, in a 0.13- $mu{hbox {m}}$ CMOS process.