中间件在无线传感器网络节点设计中的应用

在无线传感器网络(W SNs)节点设计和应用软件开发中引入中间件技术,提出了一种基于中间件的W SNs节点软件、硬件体系结构。一定程度上简化了异构的传感器网络的应用开发,并使得不同应用实例之间实现跨网络的协同工作。     

无线传感器网络GEAR协议的一种改进方案

无线传感器网络(W SNs)被认为是未来改变世界的十大技术之首,但有限的计算、存储和通信能力,尤其是严重受限的能量使其应用前景面临巨大挑战,W SNs在应用之前需要解决许多关键问题,能量问题即是其中之一。能量对于W SNs的生命周期具有决定意义,设计W SNs路由协议需要重点考虑能耗问题,针对W SNs的GEAR路由协议,提出一种能耗上的改进方案并进行仿真,仿真结果显示:该方案能明显降低能耗。     

无线传感器网络节点硬件平台设计

针对无线传感器网络(W SNs)的功能需求,给出了基于高性能先进精简指令集机器(ARM)微处理器AT91SAM7S64、射频芯片CC2420、温度传感器MAX6666和加速度传感器ADXL202的W SNs节点的设计方案;分析了系统组成和原理;重点阐述了节点的硬件设计,基于SPI总线的CC2420驱动程序设计和温度传感器信号采集驱动程序的设计;最后,对传感器网络和节点上温度传感器的准确度进行了实验测试和分析。实验中,无线温度传感器网络的精度最高可达0.25℃。     

基于时分复用的无线传感器网络MAC协议研究

对近年来无线传感器网络(W SNs)的基于时分复用(TDMA)的媒质访问控制(MAC)协议的最新研究进展进行了讨论和综述,描述了设计W SNs的MAC协议应该考虑的问题,详细论述了传感器网络的MAC协议的能量有效性问题,着重对一些具有代表性的基于TDMA的MAC协议进行对比、分析,并在此基础上提出了将来设计这类MAC协议的方向和建议。     

WSNs中一种新的编码协作通信方式

采用空间分集的方法可以有效地对抗无线信道中的衰落,由于受到体积、重量、成本等因素的限制,在无线传感器网络(W SNs)节点上实现多天线技术较为困难。在W SNs中提出了一种基于π旋转LD-PC码的编码协作通信方式,2个单天线节点通过共享自己的天线,形成了一个虚拟的多天线系统。LDPC码的不同部分通过不同节点的上行链路传输到基站,获得发送分集增益。在相同的系统带宽和发送功率下,与非协作通信方式相比,该编码协作方式可显著提高系统性能。     

一种无线传感器网络定位算法的分析和改进

无线传感器网络(W SNs)能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象信息,有着广泛的应用前景。在W SNs中,节点定位技术是许多应用的支撑技术,定位的准确性直接关系到传感器节点采集数据的有效性。目前,已提出多种定位算法,Euc lidean算法由于通信开销小,具有一定的优越性,但在某些应用中存在定位精度较低的问题。针对这一问题,提出了一种新的改进Euc lidean的算法。用距离矢量路由技术替代直接测量节点间的距离,并运用迭代循环思想抑制定位误差的累计。计算机仿真结果证明:该改进算法能够明显地提高定位精度。     

无线传感器网络节点部署问题研究

节点部署是无线传感器网络(W SNs)研究的一个基本问题。合理的节点部署方式有助于提高网络工作效率,优化利用网络资源。针对与节点部署相关的覆盖、连通、能耗三方面基本问题,对现有主要研究成果进行了分类和比较,讨论了三者之间的关系,总结性地提出并分析了网络覆盖和连通性能的评价标准。     

无线传感器网络节点操作系统的移植

重点研究了无线传感器网络(W SNs)中的嵌入式操作系统TinyOS,包括其事件驱动机制、调度策略和能量管理机制等。在深入研究基于组件架构的TinyOS的基础上,设计了将TinyOS应用到其他微处理器的移植方案,提出了硬件描述层组件的设计基本原则,实现了TinyOS在LPC2136FBD64芯片上的移植。     

无线传感器网络中的跨层安全设计

无线传感器网络(WSNs)发展迅速,可广泛应用于军事、工业及科学等领域。传感器网络在无线信道中工作,其节点有限的能源、计算能力、存储能力使得其面临着严重的安全问题。已提出的许多安全方法都基于分层设计的概念。分析了分层安全设计的局限性,回顾了现存的W SNs的安全设计方案,提出了一些新的跨层解决办法,并指出了传感器网络中跨层安全的研究方向。     

基于生成树的无线传感器网络MAC协议

简要分析了无线传感器网络(W SNs)MAC层协议,针对MAC协议在节能和时延方面的不足,提出了一种基于生成树的MAC协议(ST-MAC)。以汇聚点为根节点,创建一个由网络中所有节点组成的生成树。ST-MAC采用TDMA接入方式,其固有的低工作周期提高了网络性能。性能分析和实验结果表明:相对S-MAC,ST-MAC在能量节省和时延方面有较好的效果。     

基于网络编码的WSNs数据收集方法

无线传感器网络(WSNs)监测数据的收集方式方法是目前的研究热点,而无线传输的广播特性又使得网络编码非常适合于无线网络。在介绍网络编码原理、核心思想以及在WSNs应用现状的基础上,提出了一种基于部分网络编码的自适应WSNs数据收集方法,该方法针对簇网络拓扑结构,簇成员节点把网络编码数据发送给簇头节点,簇头节点利用随机网络编码的方式把数据传输到Sink节点。实验结果表明:该机制具有能耗较低和汇报数据较准确的特点。     

基于加密编码矢量的农业无线传感网数据安全存储方法

无线传感网为精准农业生产环境监测提供了一种有效的解决方案。针对当前农业生产中无线传感网感知数据传输和存储过程中存在的安全性不高、存储效率不佳的问题,在研究农业无线传感网主要特征的基础上,分析了云存储技术对农业传感器感知数据存储的有效性,利用改进的网络编码技术降低了传感器感知数据在传输汇聚时对无线网有限带宽的占用率,给出了基于加密编码矢量方法的农业无线传感网感知数据传输、存取安全性和效率分析,提出了一种基于加密编码矢量的农业无线传感网感知数据信息的安全存储新方法。大田生产环境测试结果表明,基于网络编码的加密编码矢量方法安全性较高,在数据量显著增加的情况下传输性能可进一步得到提升,从而验证了本方法的合理性和实用性。     

基于小世界网络模型的无线传感器网络拓扑研究综述

小世界网络是复杂网络最重要的特性之一,将小世界网络理论引入无线传感器网络(WSNs),对分析网络拓扑结构、发现其中隐藏的规律以及提高网络性能具有十分重要的意义,在智能交通、军事等方面具有广泛的心用.综述了小世界WSNs的网络特征量、网络拓扑结构、应用前景及面临的主要问题,试图为小世界网络理论在WSNs中的研究勾画出一个较为全面和清晰的概貌,为相关领域的研究者提供有益参考.     

基于压缩网络编码的WSN数据传输技术

介绍了应用于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）中的一种数据传输方案--压缩网络编码（Compressed Network Coding,CNC）。在WSN中,通常应用网络编码（Network Coding,NC）来适应拓扑结构的动态变化并提高数据传输效率。考虑到传感器网络中节点测量值之间的相关性,与随机线性网络编码（Random Linear Network Coding,RLNC）方案中的编码操作与压缩感知（Compressed Sensing,CS）中随机投影操作之间的相似性,CNC方案将CS引入到NC中,通过对测量值数据包以及NC局部编码向量的设计,来解决传统NC译码存在的“全有或全无”问题。在汇聚节点收集到的数据包个数小于网络中源节点个数的情况下,CNC方案仍能以高概率精确重构感知数据。仿真结果表明,在合理的误差容许范围内重构测量值,所需的数据包个数仅为传统NC方案所需个数的一半,与传统NC技术相比,CNC方案将数据传输效率提升了20%以上。     

基于NETCONF的WSN网络管理系统设计

无线传感器网络的网络管理是个崭新的研究领域。无线传感器网络自身的特点决定了其管理系统与传统的计算机网络管理系统有根本区别。但是,到目前为止,有关无线传感器网络管理系统的研究还较少。本文总结了相关研究,并基于NETCONF协议设计了WSN网络管理系统,包括信息模型、节点代理和WSN-NETCONF协议,为无线传感器网络管理系统的实现奠定了基础。     

输电线路在线监测WSNs优化部署研究

应用于输电线路在线监测的无线传感器网络(WSNs)通常呈长链型,存在跳数多、时延大的问题。引入具备无线公网通信模块的异构节点能够优化WSNs时延性能。考虑网络中传感器节点分布不均匀引起的数据分布不均匀这一普遍现象及其对时延的影响,建立了异构WSNs的最大时延模型;同时考虑网段划分和异构节点部署对时延的影响,提出了一种基于局部搜索思想的网络优化部署方法来优化网络时延。仿真结果表明:上述方法能有效降低网络最大时延,提高网络实时性。     

随机分布WSN中sink节点部署研究

多sink节点数量和位置的合理部署能有效延长无线传感器网络寿命、控制网络成本。基于随机分布无线传感器网络结构,建立了网络寿命模型和成本模型,并采用网络寿命成本比(RLC)推导出使网络寿命和网络成本综合最优的sink节点数目的表达式。同时,还提出RDF算法可以在给定sink节点数目的情况下,快速有效地确定sink节点位置。通过理论分析和仿真验证,证明采用本文提出的部署策略能有效延长网络寿命,同时降低网络部署成本。     

无线传感器网络通用平台的研发

介绍了无线传感器网络的背景、基本概念及其广泛的研究价值和应用价值。结合无线传感器网络系统的主要问题和系统结构，说明了进行无线传感器网络系统仿真的意义；在分析开放源码网络仿真平台NS2特点、基本组成和体系结构的基础上，给出了系统仿真的基本流程和方法。针对无线传感器网络节点的主要问题和性能指标，给出了节点的设计思想和技术路线。实际应用表明，该无线传感器网络系统平台及其节点设计的合理性、实用性。     

一种随机分布WSN中多sink节点放置算法

多sink节点的合理部署,能有效延长无线传感器网络（WSN）寿命。基于随机分布无线传感器网络结构,建立了网络寿命模型,推导出随机分布WSN网络寿命的表达式。提出RDF（Region Density First）算法,可以在给定sink节点数目的情况下,快速有效确定sink节点位置。通过理论分析和仿真验证,证明所提出的部署策略能有效延长网络寿命。     

基于复杂网络的无线传感器网络能量脆弱性分析

无线传感器网络(WSNs)正常运转的重要前提条件是支撑整个网络的节点能量是否充足,因而针对无线传感器网络的能量效率的研究一直是该领域研究的热点和难点问题。从节点能量效率的末端也就是其脆弱性展开研究,分析了无线传感器网络的拓扑特征和脆弱性对于节点能量优化和提高网络生命周期有重要的意义。采用Space D法建立拓扑网络模型,并用Matlab 7.0工具分析平均路径长度、节点度、聚类系数等指标及其分布规律,标注各个节点的能量脆弱性走势图,找到影响网络生存周期的最大关键节点。仿真实验结果表明:水质变化大的区域所覆盖的节点,数据传输量大,导致能量消耗过快,在度数一样条件下,这些节点对整个网络效率的影响最大。