基于ZigBee的无线传感网络节点能耗性能分析

针对ZigBee网络中节点能量利用的关键问题,从优化节点休眠机制入手,研究如何在不影响网络通信质量的前提下,降低传感器节点的功耗.采用低功耗且具备多种工作模式的硬件系统,重点考虑了无线通信模块中发送和接收数据模块的能量消耗,并以此为平台分析网络节点睡眠时间对通信质量和节点能耗的影响,在保证通信质量的同时降低网络系统能耗.仿真结果表明,睡眠时间在20 ms左右时,既可保证网络的通信质量,又使得节点能耗尽可能地减少.     

无线传感器网络S-MAC协议的节能改进

无线传感器网络S-MAC协议中,节点之间的同步侦听与睡眠机制使得不需要发送和接收数据的节点过早醒来,参与到侦听信道的活动当中,增加了节点能量的消耗。文章针对这一问题,提出了一种改进方案;通过同步RTS发送的机制,有效地减少了节点的空闲侦听时间,节省了网络能量的消耗;并通过仿真实验证明了该方案的有效性。     

一种无线传感器网络中抵御拒绝睡眠攻击策略

针对无线传感器网络中拒绝睡眠攻击严重降低网络寿命的问题,提出了一种参考接收信号强度指示的虚假调度切换方法.该方法采用接收信号强度指示协助检测拒绝睡眠攻击节点的存在性,当检测结果为真时,启动虚假调度切换,即在受攻击者一跳范围内广播调度切换信息,并在定时器超时后回到初始调度状态,从而使攻击者耗费大量能量测量和跟踪调度周期,以至于过早死亡,保护了正常节点的工作,使其能够摆脱或躲避恶意节点的攻击.在NS2.29平台上,采用标准S-MAC模块进行了仿真.结果表明,该策略能够有效地减少恶意节点碰撞、广播和能量衰竭攻击的影响,在牺牲了一定的能量和时延的情况下,保证了网络的健康程度并减少了丢包率.     

基于事件驱动型的WSN跨层MAC协议

传统的S-MAC(self-organizing medium access control)协议采用了协商一致的睡眠调度机制,在网络中形成虚拟簇的同时引入自适应侦听过程,但是由于增加了睡眠时间而限制了网络吞吐量,导致网络开销较大和端到端传输时延较长.为此,提出一种基于事件驱动型的跨层媒体接入控制协议(event driven cross layer-media access control,EDC-MAC).采用跨层优化的方法,同时考虑网络层和MAC层,并且依据网络数据传输的特点将网络分为非事件状态和事件激活状态.有效地节约了能量,并减少了事件汇报时延.此外,当节点被激活处于事件激活状态时,采用分簇的方法将事件区域内的节点动态分簇,有效地减少了传输数据的能量开销.通过理论分析和仿真验证了EDC-MAC协议在相同数量感知节点情况下相对S-MAC协议能够平均减少时延35％左右,提高网络剩余能量10％左右.     

能量有效的无线传感器网络数据收集协议

针对无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)中数据收集易丢失的特点,提出了一种能量有效的数据收集协议?该协议引入链路质量门限来构造骨干投递网,提高链路可靠性?在构造算法中分配的核结点和非核节点分别采用2种不同的时隙调度表来进行数据传输,该调度算法让暂时不参与数据传输的节点进入睡眠模式,降低节点能量消耗?协议采用管道投递(pipeline delivery)模式进行数据传输,避免传输过程中的互干扰?TOSSIM实验仿真表明,与CTP(collection tree protocol)协议相比,该协议在不计算睡眠调度算法获得的能量增益情况下,仍获得较好的传输开销和更高的能量利用率,减小了网络整体能耗?     

无线网络节点的太阳能最优利用效率

为了提高在无线传感器网络中太阳能电池供电节点的能量利用效率,研究了太阳能电池与无线传感器网络节点能量之间的供求关系.采用传感器网络节点能量的自适应供求算法,构建了在标准光强下太阳能电池输出功率与传感器网络节点所耗功率的自适应平衡模型.实验结果表明:该模型体现了太阳能电池与网络节点能量的自适应供求关系,确保了传感器节点长期稳定地工作,尽可能地延长了传感器网络的生存周期,为无线传感器网络节点能量的设计提供了理论依据.     

低功耗有损网络中节点缓存空间模型分析

为了节省无线传感器网络中节点的能量,节点在保证网络质量的前提下,应该能够在睡眠和唤醒两种状态间动态切换.文中为传感器节点建立了两种不同有限缓存空间的马尔可夫模型,通过分析这两种模型,可得到节点的丢包率,根据丢包率得出数据包的到达速率和服务速率以及节点状态切换对于缓存空间大小的影响,仿真结果证明,在缓存空间大小确定的情况下能适当地设定占空比,可以提高网络质量.     

一种用于水声通信网的全动态TDMA协议

为了解决一定应用场合下水声通信网的通信效率和能量节省之间的矛盾,针对特定的网络拓扑结构,提出了一种全动态时隙调度的时分多址MAC协议FD-TDMA.该协议采用了动态往返调度方式、混合回复策略和保守的睡眠机制,网络各节点根据本节点及相邻节点的收发情况和已知的网络拓扑信息,动态并实时地更新自己在接收状态、睡眠状态和等待状态停留的时间,适时地进入自己的发送时隙.通过OPNET仿真表明:FD-TDMA协议与同样带有睡眠和混合回复机制的固定时隙TDMA协议相比,通信效率和能量效用均有显著的提高;并且该协议性能稳定,能适应不同的业务负载和网络规模.     

基于能量均衡的ZigBee网络路由优化

为了提高网络中节点的能量利用率,提出了一种基于能量均衡的ZigBee路由算法.启动路由发现之前,首先在邻居表中搜索目的节点,然后在路由过程中给能量偏低的节点添加能量标志位,减少能量偏低节点的使用几率.采用仿真对比实验测试了算法的有效性和优越性,实验结果表明,算法不仅能有效地均衡各节点之间的能量,提高网络节点的存活率,而且能减少网络能量消耗,延长网络的生存时间,性能优于对比算法.     

移动自组织网络中一种能量有效的跨层协议

提出了一种移动自组织网络中能量有效的跨层协议,将网络层的能量感知路由协议与MAC层的功率控制协议相结合,以提高节点的能量利用效率.在路由协议中根据节点剩余能量决定节点接入路由的延迟时间,从而使剩余能量较多的节点能够更快地接入路由,以使网络中的能量消耗更公平.在MAC层中实现功率控制,减少节点的实际能量消耗.仿真结果表明,在移动自组织网络中,该能量有效的跨层协议不但能延长网络的生存时间,减少端到端延迟,而且可以提高网络吞吐率.     

基于Zigbee的多参数传感终端低功耗设计与实现

针对现有无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)环境监测终端设备采集环境参数较少、缺少现场形态信息、供电方式单一的不足,设计一种基于Zigbee的六参数低功耗智能采集终端.该终端配置有太阳能、市电和蓄电池的FILO(first in last out,FILO)三级堆栈智能电源,以及摄像头和多种传感器的传感器阵列.终端采用传感器阵列TDM(time division multiplexing,TDM)节能供电方案降低传感器阵列功耗,延长终端设备正常工作时间,符合现代化环境监测的要求.     

一种改进无线传感器网络的环境监测系统设计

为了解决环境监测中远程采集数据的实时传输和对监测数据进行管理分析的问题,设计了一种基于无线传感器网络的远程环境监测系统,通过GPRS技术实现了监测中心与监测终端之间的实时命令控制及数据传输,系统采用了移动汇聚节点的方法,解决节点能量更换频繁且容易产生的"能量空洞"问题,系统测试表明,基于移动汇聚节点的环境监测系统能够延长网络的生命周期,确保各个节点的能量消耗均衡,并且网络整体数据包丢失率和时延与固定汇聚节点的监测系统接近,实现了远程监控数据的实时传输。     

一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议

在无线自组织网数据链路层中,采用传统的功率控制机制会引起不同发射功率节点间的分组冲突。为了减少这种冲突和提高网络性能,提出了一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议。通过引入交互发射功率等级信息和目的节点发送两次CTS帧的方法来缓解隐藏终端问题。网络仿真表明,在静止网络中CTPL协议与802.11 DCF协议相比可有效提高网络吞吐率,并减少部分能量消耗。通过仿真分析可知,该协议在无线自组织网络静止场景中可提高吞吐率,降低传输时延以及延长网络使用寿命。     

异构网络中D2D终端无线能量收集方案研究

为保证小区边缘用户(cell edge user,CEU)的通信质量,同时提高系统频谱和能量效率,针对D2D(device-to-device)发射机,提出一种无线能量收集方案.在3层异构网(heterogeneous networks,HetNets)中,基于小区分割因子,将宏小区用户(macrocell user,MU)划分为小区中心用户(cell center user,CCU)和CEU.同时,将频带划分成小区中心区域(cell center region,CCR)频带和小区边缘区域(cell edge region,CER)频带.其中,CCR频段由CCU和毫微微小区用户(femtocell users,FUs)共享,而CER频段由D2D用户和CEU共享.在此网络部署下,能量约束D2D终端可以从CCU和CEU附近的射频(radio frequency,RF)干扰中及FU附近的RF信号中收集能量.基于稀疏泊松点过程模型,对CCU,CEU和FU上行链路的覆盖概率以及D2D传输做了全面研究.数值和仿真结果表明,所提方案能有效改善网络的能量和频谱效率.     

北信源桌面终端管理系统在企业客户端管理中的应用

针对企业中信息网络客户端数量繁多、管理难度增大的现状,通过分析企业信息网络客户端面临的管理问题,应用北信源桌面终端标准化管理系统,对网络中的客户端实现远程管理,极大地解决了企业信息网络客户端管理中存在的问题,降低维护人员的工作量,在提高工作效率的同时,从源头上杜绝由于客户端引发的不安全问题,保障网络安全.     

异构网络中基于网络选择CPC广播内容研究

本文基于欧盟E2R项目已提出的异构网络中CPC（感知导频信道）广播信道,对CPC可以广播的内容进行了研究。通过CPC广播终端能够使用的无线接入技术的功能和性能参数,终端可以实时评估网络的负载情况和所能提供的QoS保证,选择合适的网络接入,以此来减少终端网络接入时间,提高接入的成功率和用户的满意度。     

一种新的Ad Hoc网络拥塞定量检测方法

Ad Hoc网络是一种自行组织的无线网络,网络中各节点不仅可以作为无线终端,而且可以作为路由器,为其他节点转发数据.因此,某些节点成为多个数据流的交汇点,从而在这些节点处形成拥塞.拥塞会造成Ad Hoc网络的丢包率增大,时延增大,开销增加和吞吐量降低.拥塞检测是拥塞处理的先决条件.提出了一种新的Ad Hoc网络拥塞定量检测方法--拥塞趋势度方法.通过节点缓冲区达到完全满载的速度来测量节点的拥塞程度和变化趋势;与其他拥塞检测方法进行仿真比较分析,结果显示提出的定量检测方法比其他的方法更能准确的测量出当前拥塞程度,而且可以体现出拥塞的变化趋势,为进一步进行拥塞处理提供准确的信息.     

软件定义无线网络的负载均衡算法

在传统无线局域网中,终端往往优先选择信号强的接入点.诸如会议室、商场、机场等存在大量终端的公共场所,极有可能造成部分接入点负载过重.基于软件定义无线网络(software defined wireless network,SDWN),综合考虑终端占用带宽、当前接入点负载和当前终端接收信号强度指示等影响因素,提出周期性地检查各接入点的负载状态,将超载接入点下的候选终端重关联至轻载接入点,从而使整个控制器下所有接入点都达到均衡状态.实验结果表明,随着负载平衡因子持续降低,软件定义无线网络中不同接入点的负载逐渐趋于均衡,从而提高了系统平均吞吐率.仿真结果表明,所提负载均衡算法相对于最强信号强度优先和最小负载优先的负载均衡算法,分别提高约8.3％和15.6％.     

三跳协同分集系统及空时编码的应用

为改善点对点单天线通信的性能,提出了一种三跳协同分集的系统模型,并分析了误码性能.该系统模型可适用于蜂窝式移动网络及Ad hoc网络,源端及目的端以一定的条件分别在其周围寻找空闲的节点作为其虚拟天线阵列,形成一个虚拟的多输入多输出(MIMO)系统,并将空时编码应用于其中.该系统模型不同于已有的协同分集系统,信号从源端需要三跳才能到达目的端,且协同节点只需提供一小部分功率.仿真结果表明,在仅少量增加系统总功率的条件下,点对点的误码性能可以得到极大改善.     

Ad hoc网络与PSTN互联技术的研究

Ad hoc网络作为一种新型的多跳无线网络，由于其组网方便、灵活和无需预先设立基站等基础设施，已得到了广泛关注。文中探讨了Ad hoc网络与PSTN（公共电话交换网）融合的一般模型结构及其相应的关键技术。异种网络的协同工作在下一代网络中将是一个普遍的问题，Ad hoc与PSTN互连，或者Ad hoc网络作为PSTN的无线延伸，可以充分发挥这两种网络各自的优点，是PSTN升级更新的一种全新的、有效的方式。