Development of a novel 6LoWPAN-based multipurpose sensor monitoring and notification system

In the area of wireless communication technologies, 6LoWPAN leverages the extensive capabilities of IPv6, even within the constraints imposed by resource-limited devices, particularly within wireless sensor networks (WSNs). The integration of 6LoWPAN into modern solutions for implementing the IPv6-based Internet of Things (IoT) is becoming increasingly important. In this paper, a sensor monitoring and notification system specifically designed for deployment over 6LoWPAN has been proposed. Multipurpose capability, scalability, and ease of deployability are the main features of the proposed system. Its architecture reflects the highest degree of flexibility and allows for a variety of use cases encountered in practical scenarios. In addition, a web interface has been developed as part of the comprehensive system architecture. This interface enables efficient management of the entire system and facilitates connection for new users and seamless integration of additional sensors. By encapsulating complex functions in a user-friendly interface, the system promotes accessibility, convenience, and an enhanced user experience. The proposed system overcomes the limitations of current approaches, thereby creating new opportunities. The flexibility of the proposed system allows it to be applied to various use cases.     

基于石墨烯超表面天线的太赫兹动态相位调控及波束扫描

太赫兹波频段介于毫米波和红外光之间,具有诸多优异特性,太赫兹天线更是太赫兹通信、雷达和成像等应用系统中的核心元器件。然而,目前报道的太赫兹天线均无法满足较大动态范围的相位扫描、高效率辐射和大偏转角度的需求。该文设计了 3 种石墨烯太赫兹天线,最小尺寸为 5 μm,并对其辐射效率和相位调控特性进行研究,进而提出具有双共振模式的石墨烯-金属太赫兹超表面天线,缓解了传统的基于单共振模式的相位动态调控范围和辐射效率之间的矛盾,实现了 0～360°的动态相位调控,且辐射效率高于 20%。该研究采用微加工工艺进行样品加工,通过改变栅极电压,在实验上获得了 1.03 THz 的太赫兹动态相位调控,反射率高于 23%,与仿真结果基本吻合。在此基础上,该文基于连续相位编码设计了石墨烯超表面相控阵天线,理论上实现了太赫兹波束在－25°～25°范围内的实时波束偏转。该文为解决超表面相控阵天线的相位动态调控范围小、辐射效率低等难题提供了新的研究思路。     

A blockchain-based framework for data quality in edge-computing-enabled crowdsensing

With the rapid development of mobile technology and smart devices, crowdsensing has shown its large potential to collect massive data. Considering the limitation of calculation power, edge computing is introduced to release unnecessary data transmission. In edge-computing-enabled crowdsensing, massive data is required to be preliminary processed by edge computing devices (ECDs). Compared with the traditional central platform, these ECDs are limited by their own capability so they may only obtain part of relative factors and they can’t process data synthetically. ECDs involved in one task are required to cooperate to process the task data. The privacy of participants is important in crowdsensing, so blockchain is used due to its decentralization and tamper-resistance. In crowdsensing tasks, it is usually difficult to obtain the assessment criteria in advance so reinforcement learning is introduced. As mentioned before, ECDs can’t process task data comprehensively and they are required to cooperate quality assessment. Therefore, a blockchain-based framework for data quality in edge-computing-enabled crowdsensing (BFEC) is proposed in this paper. DPoR (Delegated Proof of Reputation), which is proposed in our previous work, is improved to be suitable in BFEC. Iteratively, the final result is calculated without revealing the privacy of participants. Experiments on the open datasets Adult, Blog, and Wine Quality show that our new framework outperforms existing methods in executing sensing tasks.     

IoT设备程序同源性智能检测技术综述

IoT设备与各行业的深度融合方兴日盛,使得IoT程序快速开发的需求不断增长。开发者习惯于集成第三方库或常用代码。不幸的是,若这些代码中隐藏着潜在的漏洞,那他们也会被扩散到不同的程序中,为其大规模扩散创造了条件。这也是造成近年来IoT设备群体性安全事件频发的重要原因之一。为了降低危害,发现具备相似漏洞的程序并进行相关的处置是一个有效的方法。同源性分析作为挖掘程序间关联关系的重要手段之一,可高效地实现程序漏洞的智能溯源取证。结合机器学习和深度学习技术,它表现出解决大规模程序安全性检测的巨大潜力。然而,IoT设备的软硬件特点仍使得该技术的使用面临挑战。当前已有诸多方案在IoT设备程序的同源性智能检测方面取得了进展。因此,本文将系统性回顾近年来相关技术研究的成果,将他们分为相似性分析和创作者归属技术。首先,我们介绍了两种方式的数据来源。接着,检测过程中涉及的特征选择、特征表示以及相对应的检测方法也被依次介绍。进一步的,本文不仅比较和总结了方案的特点和局限性,还对他们在不同类型IoT设备程序的适配性进行了对比分析。最后,文章针对IoT程序分析提出了一些研究建议。作者希望本综述可为研究者阐明这些工作的核心技术点,并为他们在IoT设备上的进一步应用提供启发。     

基于太赫兹布拉格光纤的表面生物传感器

空心布拉格光纤在传感领域应用极为广泛。本文提出了一种基于带有缺陷层的太赫 兹(terahertz,THz)空心布拉格光纤的表面生物传感器,并对该传感器在太赫兹频段的细菌种类检测性能进行 分析。在太赫兹布拉格光纤中,高折射率光敏树脂层和低折射率空气层以纤芯为中心周期性 排列,在纤芯内壁沉积分析物引入缺陷模式。本文对提出的传感器性能进行了数值研究。仿 真结果表明,该传感器有很高的纤芯功率比,限制损耗在0.3 THz和0.45 TH z频 段有损耗峰,能得到可识别的特征频率,此特征频率用于细菌种类检测。当频率大于0.7 TH z时,该传感器可实现厚度无关的表面生物传感。本文所提出的基于太赫兹空心布拉格光纤 的 表面生物传感器可用于检测细菌种类,在微生物检测方面有很大的应用潜力。     

太赫兹网络中基于中继协作转发的高效双信道MAC协议

针对现有多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)太赫兹通信网络双信道MAC协议存在波束重叠干扰和冗余控制开销等问题,提出了一种太赫兹网络中基于中继协作转发的双信道MAC协议(High Efficiency Dual channel MAC Protocol Based on Relay Cooperative Forwarding in Terahertz Networks, HE-RCFMAC)。HE-RCFMAC协议包含动态帧聚合、基于位置信息自适应协作转发和精简RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send)帧三种机制。经三种机制处理后,可有效提升信道利用率,同时减小控制开销,提高数据传输成功率和整体网络吞吐量。仿真结果表明,所提协议与现有的MIMO太赫兹双信道MAC协议相比,MAC层吞吐量、数据传输成功率和信道利用率分别提升了12.82%、12.28%和8.73%,证明了所提协议的有效性。     

用于超外差接收机提供本振源的高功率510 GHz单片集成三倍频器

本文介绍了一种基于砷化镓材料的高功率490~530 GHz单片集成三倍频器。基于提出的对称平衡结构,该三倍频器不仅可以实现良好的振幅和相位平衡,用来实现高效的功率合成,还可以在没有任何旁路电容的情况下提供直流偏置路径以保证高效倍频效率。同时,开展容差性仿真分析二极管关键电气参数与结构参数对倍频性能的影响研究,以便最大化提升倍频性能。最终,在大约80~200 mW的输入功率驱动下,研制的510 GHz三倍频,在490~530 GHz频率范围内,输出功率为4~16 mW,其中峰值倍频效率11%。在522 GHz频点处,该三倍频在218 mW的输入功率驱动下,产生16 mW的最大输出功率。该三倍频器后期将用于1 THz的固态外超外差混频器的本振源。     

光电导太赫兹源回路电感对其辐射特性的影响

光电导太赫兹源（Photo-Conductive Antenna,PCA）已广泛用于太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）。在THz-TDS系统中,处于偏置状态的PCA被飞秒激光触发因光生载流子,在偏置电场下的加速运动而向自由空间辐射太赫兹波,同时在PCA偏置回路中形成脉冲电流。通常给PCA加载偏置电压的回路有不同结构的电路设计,导致PCA装架的基板回路不可避免地存在一定电感,由此引起的电磁惯性会显著影响回路中脉冲电流的脉宽,电流脉冲的脉宽会随回路电感的增大而展宽。那么PCA回路电感是否会影响PCA向自由空间辐射THz波的特性,这是设计PCA基板电路面临的问题所在。本文尝试在PCA回路中加入不同电感值的电感元件,通过实验测试了PCA辐射THz波的时域波形和频谱,结果表明,PCA回路电感的数值对PCA辐射THz波没有明显影响,从而对不同场合应用的PCA基板结构和电路设计提供了实验基础。     

太赫兹辐射对小鼠脑神经发生及认知能力的影响

为探究太赫兹(THz)辐射对成年小鼠海马齿状回亚颗粒区(SGZ)神经发生及对老年小鼠认知能力的影响,用0.14 THz波照射实验小鼠头部,10 min/次,2次/d,连续21 d,对照组小鼠进行相同时间的麻醉。采用5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)染色评价新生细胞存活、BrdU/神经元细胞核(NeuN)染色评价细胞分化、Morris水迷宫(MWM)实验分析认知能力变化。实验结果表明：与对照组相比,0.14 THz 10 min/次,2次/d,连续照射21 d后,可有效促进成年小鼠SGZ神经发生,成年小鼠SGZ新生细胞存活明显改善(P<0.05),新生细胞向神经元的分化无明显改变。老年小鼠逃避潜伏期,运动寻找轨迹无显著变化,THz辐射没有影响老年小鼠的空间认知能力。     

太赫兹带阻滤波器工艺研究

以中心工作频率130 GHz、衰减深度为-40 dB的太赫兹带阻滤波器为制备对象,介绍了其在制备过程中蒸镀、光刻、显影及湿法刻蚀等工艺步骤中的一些技术细节。制备得到的太赫兹滤波器加工误差<±3 μm,考察了加工误差对滤波器传输性能的影响,该加工误差在可接受范围。为进一步验证工艺的可靠性,使用空间测量装置获得了滤波器样品传输性能,测试结果与设计值吻合度较好。最后,探讨了本工艺推广至更高频率器件的适用性及需要改进之处。文中介绍的硅基太赫兹器件加工工艺适用于电子器件与光子器件的融合发展。