无线传感器网络分析与仿真

计算机仿真是通信网络研究的有效评估方法之一。无线传感器网络强调对目标现象及其属性的实时感知能力，支持对感知信息的本地处理和节点间协同处理，而传统网络仿真平台并不支持。从网络体系结构和典型应用场景入手，分析无线传感器网络仿真需求，提出结合传统网络通信性能、能耗控制和基础功能实现的网络性能评价指标，并给出基于NS-2的扩展设计和实现。     

一种无线视频传感器节点协作跟踪方法

由于网络通信带宽以及节点能量等因素限制,信息的有效获取与能耗的平衡优化是无线视频传感器网络近期研究的热点,面向目标跟踪的无线视频传感器网络实现节能的关键在于节点的高效协作;文章目的在于研究一种无线视频传感器节点协作跟踪方法,通过综合考虑目标跟踪效果和节点能耗等因素,采用自适应混合高斯算法进行背景建模,分布式均值漂移算法进行目标跟踪,并构建一种基于效能函数的最优节点选择方法;实验结果显示该方法能在真实场景下高效地进行目标跟踪。     

无线传感器网络能量高效综述

综述了无线传感器网络中能量高效的相关工作。结合其自身特点,首先对传感器网络能耗和能量高效途径进行了分析,然后结合已有研究,从无线传感器节点和无线传感器网络两方面阐述了能量高效策略。     

基于自适应睡眠机制的WSN能量高效协议

由于无线传感器网络结点能量受限,高效的能量节省策略成为无线传感器研究的热点技术之一.通过分析无线传感器网络各层的能量高效解决方案,给出一种基于自适应睡眠机制的无线传感器能量高效协议.该方案根据剩余能量存储、地理位置信息以及邻近结点负载程度,采用可变睡眠持续时间机制来选择转发分组方式.与基于地理位置随机传播方案相比,提出的方案可以大幅节省网络结点能量,有效均衡网络能量消耗.因此,该方案能够显著延长整体网络寿命.     

无线传感器网络能量高效策略研究与分析

实现无线传感器网络能量高效,是无线传感器网络研究的热点问题和基本问题。该文先对无线传感器网络进行了能耗分析,然后分别从单个节点、整个网络的角度出发总结了目前已有的能量高效策略,提出了能量高效的传感器节点设计、能量高效的传感器网络设计。     

无线传感器网络仿真平台WSNSim的设计

仿真平台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。在分析现有仿真平台优缺点的基础上,从体系结构、应用场景、仿真流程等几方面,设计开发了基于．NET框架的无线传感器网络仿真平台WSNSim,采用MICA2节点实测能量模型和组件设计,实现对环境状态检测、突发事件处理和移动目标跟踪的仿。并在WSNSim平台上验证了改进协议SEMAC的有效性。     

基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究

无线传感器网络在海洋环境范围内最重要的应用即是海洋环境实时监测系统。相比于其他的监测体系,海洋实时监测系统具有传感器节点相对便宜,节点实时性、独立性高,所测数据精度高等特点。针对海洋环境管理需求,为提高了传感器的监测能力及稳定性,本文提出并研究了基于无线传感器网络的海洋环境监测系统,旨在完成海洋生态环境监测、数据实时处理、各类海洋气象与灾害的数值预报预测、各类海水指标检测控制,为海洋环境监测工作提供了一种新的技术手段,具有较高的参考价值和广阔的应用前景。     

一种无线传感器网络自适应休眠算法的研究

降低无线传感器网络的能耗一直是迫切解决的问题。通过对无线传感器网络节点能耗分布情况的研究,发现对无线传感器网络节点休眠,可以减少节点收发能耗。针对降低无线传感器网络节点能耗的问题,文中基于多因素、多层次的层次分析法,设计了一种无线传感器网络自适应休眠算法(AHP休眠算法)。实验表明该算法依据信息采集需求和节点剩余能量自适应控制网络节点的休眠和收发,与传统的RS休眠和定时休眠算法对比,提高了节点能量的利用率,延长网络生命期。     

新颖的无线传感器网络组网算法

为有效解决无线传感器网络的网络维护困难性问题,研究性能更好的网络组网算法是一种有效的解决手段．本文给出了无线传感器网络体系结构模型及其连通性定义,在此基础上本文提出了一个具有网络连通性能好的无线传感器网络组网算法并进行了仿真分析,由该算法构成的无线传感器网络不仅具有连通性能好,而且具有保护网络节点能量和控制网络功率的优良特点,所以在传感器网络实际应用中有着光明的前景．     

一种无线传感器网络自适应休眠算法的研究

降低无线传感器网络的能耗一直是迫切解决的问题,通过对无线传感器网络节点能耗分布情况的研究,发现对无线传感器网络节点休眠,可以减少节点收发能耗。针对降低无线传感器网络节点能耗的问题,本文基于多因素、多层次的层次分析法,设计了一种无线传感器网络自适应休眠算法（AHP休眠算法）。实验表明该算法依据信息采集需求和节点剩余能量自适应控制网络节点的休眠和收发,与传统的RS休眠[1][2]和定时休眠算法[3]对比,提高了节点能量的利用率,延长网络生命期。     

层次拓扑结构的无线传感器网络能量模型

能耗效率是无线传感器网络中非常重要的性能指标。为了提高网络能耗效率,研究无线传感器网络中的能量模型是非常必要的。针对无线传感器网络层次拓扑结构模型,根据传感器节点工作能耗特点和在网络中承担的不同角色,推导出普通传感器节点、簇头节点能耗模型;并对单跳和多跳两种传输方式的网络能耗以及能耗最小时的最优簇头数进行理论分析和计算,对比了不同传输方式的网络能耗。通过理论分析推导出网络能耗和最优簇头数公式,将为设计能量有效的无线传感器网络拓扑结构算法和通信协议提供指导和理论基础。     

无线传感器网络数据链路层设计模型

无线传感器网络是一种与传统网络不同的、具有能量有限、自组织等特点的无线Ad Hoc网络,其网络协议的没计面临新的挑战。该文采用信息融合与多传感器管理的策略,采用UML建模工具进行分析,提出了一种无线传感器网络数据链路层设计模型,通过减少控制包的开销,优化传感器结点有效数据的传输和能量消耗等,从而使数据的传输与差错控制、能量消耗等性能得到改善。     

Construction and basic performance tests of an underwater monitoring network

With the rapid development of the economy, environmental pollution has become one of the major problems in coastal areas and in cities along rivers. Real-time observations of the water quality along rivers have been considered to be an efficient way to control wastewater emission and manage environmental water quality. Traditional ways to observe the ocean environment, including satellite telemetry, radar, investigation ships, ocean observation stations, etc., are not applicable for water-quality observations along rivers because of their high cost, poor real-time information, low accuracy, and so on. Based on wireless sensor networks (WSN), the study reported here proposes a new observation system using underwater multisensory information. After processing the multisensory data from each sensor, the system transmits it to a hub node through WSN, and then transmits it to a land data center through a general packet radio service (GPRS) wireless network. In order to check the basic performance of this system, we completed a node positioning experiment based on a GPS module, and a communication experiment based on ZigBee. This article reports the design of the hardware and the experimental results.     

面向WSN的自适应模糊功率控制算法研究

在无线传感器网络环境中存在干扰以及网络的动态变化等原因,传输可靠性问题成为保障网络服务性能的重要挑战之一。现有的研究方法基本没有考虑网络的动态性,节点能耗较高。为此,我们提出了一种面向WSN的自适应模糊功率控制算法DAFPC。该算法采用自适应模糊理论,并基于“输入-输出-反馈”机制,根据接收到的链路质量参数信息自适应地调整控制器,快速地调节发射功率。研究仿真结果表明,DAFPC算法能很好地适应网络的动态变化,有效地提高WSN的抗干扰性和传输可靠性,延长了网络的生存时间。     

面向生态监测的IPv6无线传感器网络研制及应用

环境监测是无线传感器网络应用的重要领域,特别是在流域生态学的研究中,发挥着非常重要的作用。为了帮助生态学家在恶劣的环境中收集科学数据,针对黑河流域生态研究的需要,我们提出了一套 IPv6 无线传感器网络(IPv6WSN) 的系统设计方案。本文重点介绍了方案中的三个关键技术:硬件平台的设计,IPv6 网络协议的集成以及 IPv6 无线传感网络(WSN) 的元数据建模。该系统已经在黑河流域研究计划(HiWater) 进行了实际部署和使用,为参与该研究计划的各相关领域科学家提供了大量的第一手数据,同时也为自主开发的 IPv6 无线传感网络在生态环境监测中的有效使用奠定了坚实的基础。     

无线传感器网络安全系统的研究与设计

无线传感器网络（WSN）是一种新型无线网络,它有许多优点;但是也存在一些问题,这些问题让攻击者能够更轻易的分析网络安全漏洞,进行攻击并摧毁整个网络.本文设计了一个安全的无线传感器网络模型.它能够抵御大多数已知的网络攻击,且不会明显降低传感器节点（SN）的能量功率.我们建议对网络组织进行聚簇以降低能耗,并基于对信任级别的计算以及可信节点之间信任关系的建立来保护网络,基于集中式的方法对信任管理系统进行运作.实验结果表明：本文设计的无线传感器网络模型解决了高效节能的设计任务,信任管理系统在防御攻击上的结果令人满意.     

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。     

A model of pulsed oscillator network and the perspectives of its application to the problems of information routing in wireless sensor networks

Development of performance principles of wireless sensor networks (WSN) and the methods of information routing in the networks, providing a capability of self-organized and automatic style of the WSN network work, is currently of substantial interest. The attraction of associated model of pulsed oscillator networks seems to be helpful for the design of adaptive synchronization-based information routing in the WSN. An oscillatory network model with pulsed oscillator dynamics and pulsed oscillator interaction is proposed. The initial version of information transfer in the WSN with the help of synchronization of an associated oscillatory network is discussed.     

WSN in cyber physical systems: Enhanced energy management routing approach using software agents

Recently, the cyber physical system has emerged as a promising direction to enrich the interactions between physical and virtual worlds. Meanwhile, a lot of research is dedicated to wireless sensor networks as an integral part of cyber physical systems. A wireless sensor network (WSN) is a wireless network consisting of spatially distributed autonomous devices that use sensors to monitor physical or environmental conditions. These autonomous devices, or nodes, combine with routers and a gateway to create a typical WSN system. Shrinking size and increasing deployment density of wireless sensor nodes implies the smaller equipped battery size. This means emerging wireless sensor nodes must compete for efficient energy utilization to increase the WSN lifetime. The network lifetime is defined as the time duration until the first sensor node in a network fails due to battery depletion. One solution for enhancing the lifetime of WSN is to utilize mobile agents. In this paper, we propose an agent-based approach that performs data processing and data aggregation decisions locally i.e., at nodes rather than bringing data back to a central processor (sink). Our proposed approach increases the network lifetime by generating an optimal routing path for mobile agents to transverse the network. The proposed approach consists of two phases. In the first phase, Dijkstra’s algorithm is used to generate a complete graph to connect all source nodes in a WSN. In the second phase, a genetic algorithm is used to generate the best-approximated route for mobile agents in a radio harsh environment to route the sensory data to the base-station. To demonstrate the feasibility of our approach, a formal analysis and experimental results are presented.     

气象传感器网络系统架构与体系结构研究

传感器网络将在气象观测领域发挥越来越重要的作用。针对地面气象观测的现实需求,提出了气象传感器网络的概念,构建了气象传感器网络的应用场景,完成了其需求分析与系统架构设计,深入分析了气象传感器网络可采用的通信手段。在陆上传感器网络体系结构的基础上,结合气象传感器网络的特点,设计了气象传感器网络的体系结构,将其结构划分为物理层、数据链路层和网络层。对该体系结构各层的功能进行了深入分析,最后对气象传感器网络的应用前景进行了展望。