无线传感器网络覆盖控制算法分析

网络覆盖算法直接影响无线传感器网络"感知"服务质量。文章根据传感器网络覆盖控制理论,对WSN的覆盖问题进行了归纳与总结,建立了WSN研究框架,从生存时间、部署策略、通信协议和组网等问题对无线传感器网络的覆盖控制策略和算法进行详细分析。     

三种工业用WSN的MAC层分析与对比

无线传感网络(WSN)目前在工业领域得到了越来越广泛的应用,主流的WSN协议包括ZigBee、WIA-PA和Wireless HART.这三种无线短程通信协议在物理层上均兼容IEEE 802.15.4物理层(PHY)协议规范,但在媒介访问控制(MAC)及以上各层则完全不同.通过对这三种WSN协议的MAC层进行分析和对比,以及对MAC网络性能的模拟分析计算,给出了三种WSN的适用条件.     

基于Ptolemy Ⅱ的无线传感器网络自适应通信体系结构

针对现有的异构无线传感器网络(WSN)体系结构中,不同的数据链路层缺乏通用架构的问题,提出在网络体系中增加“属性装配层”的概念。采用Ptolemy Ⅱ建模仿真平台,将属性装备层与数据链路层分别建模,首先采用属性装备层中的属性工厂模块分类各种通信协议原型,封装上层应用程序;然后采用装配工厂模块生产数据包头,分发于不同的网络;最后形成自适应的无线传感器网络体系。该体系融合了异构网络数据链路层,兼容了现有的平台、通信协议和网络机制,适用于未来的通信协议和机制。实验结果证明,基于该体系的通信系统内存占用和时间开销相对较小,具有自适应能力。     

面向实时WSN的GTS机制性能分析与研究

在无线传感器网络(WSN)的研究领域,实时性应用是一个在近年来受到人们广泛关注的课题。在详细分析IEEE802.15.4通信协议超帧结构和GTS机制的基础上,利用OPNET仿真软件,针对实时性的应用要求,重点分析模拟了延时上限这个参数,通过分析实验数据,得到了WSN应用下的较合理GTS参数配置方法,为实时网络应用提供了可行的理论参考。     

不确定性网络连续高斯协同局部聚类更新方法

为提高不确定性无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)模型的危险边界局部演化特性感知精度,提出了一种基于局部聚类的不确定性WSN模型网络局部前沿协同更新算法。首先,给出基于高斯的WSN感知距离不确定性模型和速度不确定性模型,并给出封闭形式的考虑WSN节点有限处理能力和能量约束的连续贝叶斯局部前沿速度更新模型;其次,基于局部聚类更新算法对WSN网络主节点、列表、辅助列表进行更新,实现危险连续局部前沿的实时更新,实现复杂危险演变特征的分布式准确预测;最后,通过实验对比,所提方法对于传感器节点故障和通信链路故障具有强大的鲁棒性。     

基于WSN的群体机器人实验平台设计

无线传感器网络和群体机器人的是当今研究的热点问题.移动机器人和无线传感器网络相结合,可以扩展机器人的感知空间,增强机器人的通信和交互能力.针对群体机器人的特点,结合无线传感器网络较强的感知能力和通信能力,开发了一套基于WSN的群体机器人实验系统.设计了适用于群体机器人实验的通信系统,制定了一套适用于群体机器人实验的通信协议,并提出了基于WSN的群体机器人相对定位方法.通过对群体机器人一致性实验,验证了系统的实时性和有效性.     

两层WSN安全范围查询技术综述

随着无线传感器网络（WSN）的广泛应用,对于具备安全保护能力的数据查询技术的需求日益迫切,安全范围查询就是其中一种重要的数据查询方式。在两层WSN中,现有的安全范围查询技术主要以保护网络采集数据的私密性和查询结果一致性为研究重点,较少关注共谋攻击问题。介绍了两层WSN的网络模型和查询模型,给出了在该模型架构下的关于安全范围查询的隐私性和一致性的问题描述,并分别从这两个角度对现有的两层WSN安全范围查询方法进行综述;分析现有方法的核心技术及协议,对比各自的优缺点,并讨论未来的研究方向。     

基于SMP的分簇WSN生存性评估模型

无线传感网(WSN)很适合用于战场侦察和应急通信等场合,增强WSN的生存能力并对其进行量化评估逐渐受到关注。本文提出一种基于半马尔可夫过程(SMP)的分簇WSN生存性评估模型,该模型在考虑应急通信中簇头生存状态的基础上建立了基于SMP的簇头生存状态转移图;结合网络生存性需求计算WSN的生存性效用函数,并定量分析了多种评价指标对网络生存能力的影响及其相关性;进而,利用该模型对采用SRPC协议和RLEACH协议的WSN生存能力进行了量化评估和比较分析。分析与验证结果表明,提出的生存性评估模型不仅可以对应急通信中WSN的生存能力进行客观有效的评估,还能对WSN的实际部署和应用提供参考依据。     

无线传感器网络的异质性对病毒传播的影响

病毒传播是无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）安全领域的一个重要问题。传统关于WSN中病毒传播的研究大多基于同质网络进行，很少考虑网络结构的异质性对病毒传播的影响。为了探究网络结构的异质性对WSN病毒传播效果的影响，分别从理论分析和仿真实验的角度对该问题进行了研究。首先，利用平均场理论建立了静态同质和异质WSN上的SIR病毒传播模型，计算得到了两种网络的传播阈值，结果显示，在网络规模足够大时，异质WSN的传播阈值等于0，而同质WSN的传播阈值大于0，且异质WSN的稳态感染比例要大于同质WSN，说明异质WSN更有利于病毒的传播。其次，对同质WSN 和异质WSN中的病毒传播过程进行了仿真，仿真结果与理论分析结果一致，仿真结果还显示，网络的异质性越高，越有利于病毒的传播。     

利用置信规则库构建WSN节点故障检测模型

在无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)节点故障检测领域的研究过程中,故障检测准确率会受节点数据的不确定性和专家知识模糊性的影响。针对这一问题,本文提出了一种基于置信规则库(belief rule base, BRB)的WSN节点故障检测方法。首先,根据WSN工作原理及节点工作特性描述WSN节点故障检测过程;然后,从空间和时间2个维度对节点数据提取特征,建立基于空间和时间相关性的WSN节点故障检测模型;最后,利用Intel Lab Data无线传感器数据集进行案例研究以验证模型的有效性。结果证明,本文方法能够统筹利用专家知识和节点数据实现WSN节点故障检测。     

基于SPIN的无线传感器网络安全协议建模与分析

模型检验方法在有线网安全协议的分析和设计方面取得了巨大成功。无线传感器网络对安全协议同样具有严格的要求;与有线网相比,无线传感器网络在通信环境和网络节点等方面都更为脆弱,为相应的安全协议的分析和设计提出了挑战。提出了一种适用于无线传感器网络的安全协议形式化建模分析方法。它充分借鉴了传统有线网络安全协议的建模方法,在其基础上充分考察了无线传感器网络的通信环境以及网络节点,建立起一个全面并且直观的安全协议运行模型。以A.Perrig等人提出的SPINS安全协议为例,应用模型检验工具SPIN对其认证性和机密性等安全需求进行了分析验证,发现了该协议存在的漏洞。实例分析证实了模型检验方法在分析无线传感器网络安全协议时的有效性,从而推进了其在安全协议分析方面的应用范围。     

基于IPv6的无线传感器网络接入设计*

无线传感器网络(WSN)与现有网络基础结合是WSN研究中必须解决的技术问题之一。在IPv6协议下,提出了一种大规模无线传感器网络接入国际互联网方式。本接入方式以数据应用为中心,按地理位置为无线传感器网络映射IPv6地址,由此设计了一种基于地理位置信息的顺时针逐格CGRP路由协议,并通过仿真实验分析协议的稳定性和路由分组传输成功率,最后阐述了以网关为路由接口的无线传感器网络与Internet通信机制。该接入方式既能根据IP对无线传感器网络寻址,又能降低无线传感器网络全IP化带来的高额开销,符合无线传感器应用     

三维无线传感器网络干扰问题研究

干扰问题是影响传感器节点间成功通信的主要因素,如何合理地调度节点通信以减小干扰,是无线传感器网络接入层的首要任务。目前,在无线传感器网络通信协议设计中,人们通常分析网络中相邻节点间的干扰,如隐藏终端和暴露终端问题。然而,实际上非相邻节点间的干扰依然会存在。本文证明了在三维无线传感器网络中,当节点规模达到一定门限时,非相邻节点间的干扰将表现得尤为严重,以至网络无法工作。基于此,本文同时给出了适用于三维无线传感器网络的MAC接入方法。仿真表明,该方法极大地减小了网络间的干扰,保证了较高的通信成功率。     

多项式密钥预分配协议在传感器网络上的实现

在无线传感器网络中，网络安全通信已逐步得到网络架构人员和研究人员的重视。鉴于无线传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特性，该文提出了多项式密钥预分配协议，描述了其具体设计流程及独有的优势，并通过代码设计在TinyOS操作系统上得到了实现。     

基于OPNET的无线传感器网络节点跨层设计

无线传感器网络是一类由大量位置相对固定的节点所组成的无线通信网络，其节点能量、计算和通信能力都非常有限，因此，传统网络的层次设计和网络协议都难以应用到无线传感器网络中。为解决这些问题，该文在传统网络层次设计思想的基础上，提出了适用于无线传感器网络节点的跨层网络模型，基于OPNET网络仿真工具实现了节点的跨层网络模型设计，在此基础上实现了无线传感器网络中路由选择和数据汇聚等典型应用的仿真。结果表明，新的跨层网络模型能够很好地描述节点各个层次的功能，便于网络协议的综合设计和集中优化。     

无线传感器网络拥塞控制技术研究进展

无线传感器网络中的数据传输模式主要是多对一的.由于传感器节点资源严重受限、通信链路易受干扰等因素,使得拥塞问题十分严重.而传统的传输控制协议,不管是有线网络上的还是自组织网络上的,并不完全适用于无线传感器网络.拥塞控制技术作为传输层协议的关键技术之一,是传感器网络协议研究中的一个热点问题.从拥塞控制技术的研究背景入手,综述了当前该领域具有代表性的工作,对涉及的主要方法进行了分析比较.最后进行了总结并指出了传感器网络拥塞控制技术未来的研究方向.     

层次无线传感器网络中骨干层MAC协议设计

针对层次无线传感器网络中骨干层数据量大、高负载的业务特点,从减少冲突碰撞概率、降低重传开销和适时休眠三个方面考虑设计了一种骨干层MAC协议(GBN-MAC)。GBN-MAC根据节点收到的RTS(Request To Send)帧和分片数据帧进行休眠,使用临时通信标识符降低分片传输的额外开销。仿真结果表明在高负载下,GBN-MAC协议能够在基本保持网络时延和吞吐量的情况下明显降低能量消耗,可以较好地满足骨干层设计要求。     

大型装备状态监测无线传感器网络的研究

为解决复杂工业环境下无线传感器网络的长距离可靠通信问题,对射频接收电路进行了优化设计.采用动静态分配的多信道方法提出并实现了一种实用的通信协议,还研究了装备状态监测用传感接口的设计方法.通过实际测试,表明所研制的传感器网络实时性和抗干扰性明显提高,能满足大型装备的现场监测要求.     

无线传感器网络路由协议的研究和仿真

在分析现有无线传感器网络路由协议的基础上，重点阐述了定向扩散协议的工作原理和传播机制，并建立了仿真模型。仿真结果表明，与其它路由协议相比较，定向扩散是一种较为理想的路由协议。     

基于改进CPSO算法的无线传感器网络路由协议

为了降低节点能量消耗,延长网络生存周期,提出一种基于混沌粒子群算法（Chaotic Particle Swarm Optimization,CPSO）的无线传感器网路由协议。该协议改进了LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议的簇头选择机制,考虑节点剩余能量、簇头到基站（Based Station）的距离等因素,通过混沌粒子群算法对簇头选举进行优化。簇头选举后,通过多跳算法对簇头到基站的通信方式进行优化。仿真结果表明,与传统的LEACH协议比较,新协议能减少能量消耗,延长网络寿命。