无线传感器网络节点及其功耗测量平台设计

针对青海高寒地区的特殊环境,为了更好地解决无线传感器网络节点的供电和续航问题,利用低功耗技术、太阳能光伏发电和混合储能系统,设计了一个光伏供电的无线传感器网络节点系统。其次,通过对无线传感器网络节点的功耗特点分析,基于微弱信号检测技术,设计了无线传感器网络节点功耗测量平台,并对所设计节点的工作、空闲和睡眠3个模式进行功耗测量分析实验。结果表明:无线通信模块的功耗最多,根据对所设计节点的功耗测量试验数据分析,验证了功耗测量平台的有效性和准确性。     

ZigBee无线传感器网络的设计与实现

本文研究了无线传感器网络以及ZigBee技术,开发了ZigBee无线节点硬件系统,采用了32位ARM7CPU、CC2420ZigBee模块构成,具有接口简单、功耗低、稳定性好等特点。     

多总线接口无线传感器网络节点

为了实现异构无线传感器网络节点之间的互联通信,从总线设计的角度,提出一种多总线接口无线传感器网络节点的设计方案,以通用高速的USB和ethernet总线作为接口,在传感器节点上灵活挂载多种射频模块等设备,并配置相应的软件协议栈,实现软硬件即插即用的可异构化节点.以USB 2.0总线为例.将蓝牙通信模块挂载到传感器节点的母板模块.将传感器节点异构为具有蓝牙通信接口的无线传感器网络节点.设计结果表明:多总线接口无线传感器网络节点的通信速率不受总线速率制约,扩展性强于普通节点,便于实现支持异构的传感器节点和功能强大的传感器节点.     

基于FPGA的可重构无线传感器网络节点设计

提出了一种简单的基于现场可编程门阵列(FPGA)模块来实现可重构无线传感器网络节点的方案.与传统方案相比,新方案较为精简,价格低廉,不再需要微控制器,大大减小了节点软硬件复杂度,可实现无线传感器网络节点的快速可重构设计.通过将自适应功率控制和低功耗媒体接入控制机制引入FPGA核,重构的节点大大地降低了功率消耗,充分表明提出的可重构设计方案是有效可行的.     

基于μC/OS-Ⅱ的无线传感器网络节点低功耗设计

针对无线传感器网络节点存在的能源受限问题,从操作系统层面对节点进行了低功耗设计,提出了一种基于μC/OS-Ⅱ的无线传感器网络节点的功耗管理方案,分别从节点微处理器、外围设备以及电池能量3个方面进行了电源管理设计.并在STM32F103ZET6微处理器的节点上进行了试验.结果表明:该方案能够有效降低系统功耗,当系统处于空闲状态时,功耗相比于正常运行时有了明显的降低,且系统运行稳定.     

基于停车位检测的无线传感器节点低功耗设计

在无线传感网应用中,由于节点电池供电而且更换困难,功耗设计成为最关注的问题之一.从硬件与软件两个方面论述了传感器节点低功耗设计,硬件部分主要是从芯片选择和电路设计等方面实现;软件部分主要包括功耗模式控制、通信协议设计等方面降低空闲传输.设计了基于STM8L151Kx单片机与SI4432无线模块的无线传感器节点.实际测试表明,在停车场动态车位管理系统的应用场合表现出良好的性能.     

浅谈基于MSP430和nRF905的无线传感器网络设计

0引言无线传感器网络已经成为国内外研究的热点,在军事、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、远程控制等许多领域都有着广泛的应用前景。无线传感器网络的设计要遵循微型化、多功能化、智能化、网络化、无线化,低功耗的原则。利用MSP430微处理器功耗低的优势和nRF905无线收发芯片功耗低、控制简单的优点,MSP430+nRF905的组合特别适合于低功耗、短距离、小数据量的无线传感器网络。1硬件设计1.1网络结构整个网络主要由一个sink(数据汇集点)节点和多个传感器节点     

一种无线传感器网络节点的设计与实现

分析了无线传感器网络节点的需求,阐述了无线传感器网络节点的体系结构.在此基础上采用符合802.15.4协议的ATmega128L主控和CC2420射频传输的设计模式,以模块为单位进行设计,分为处理器模块、无线通信模块、传感器模块、能量供应模块四部分,最后整体实现了该设计.通过对比本文设计节点与Micaz节点的数据包随距离变化的接收率测试结果和温度传感器数据采集测试结果,证明该设计取得了良好的效果,为无线传感器网络进一步的深入研究提供了一个性能较好的硬件平台.     

嵌入式无线传感器网络网关节点的设计与实现

无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景。本文在对无线传感器网络体系结构、网关(Sink)节点的特点、功能分析的基础上,给出了无线传感器网络Sink节点的软硬件设计与实现方案。Sink节点以低功耗嵌入式处理器AR91R40008为核心,uC/os-II为嵌入式实时操作系统,配以内置TCP/IP协议的GPRS模块作为网络数据出口以及TR3000无线收发模块,可以实现高速的数据采集和可靠的数据传送,能够较好地达到低功耗和实时性的要求,最后给出实测结果。     

基于无线传感器网络的环境温度监测系统设计

针对传统温度数据采集系统存在布线繁琐、网络维护困难等存在的问题,利用无线传感器网络具有功耗低、成本低、微型化的优点,设计了一种环境温度监测系统.传感器网络节点采用高性能低功耗的8位AVR系列单片机ATmegal28L和Chipcon公司的无线收发射频芯片CC2420,以及温度传感器DS18B20来设计.实验结果表明,该监测系统能够实现节点间通信以及数据的实时处理、显示和存储,可以用于环境温度监测.     

基于CC2430的无线数据安全传输

无线网络安全是无线通信中的重要问题,也是连网嵌入式系统沉重的负担,但基于IEEE802.15.4标准的Zigbee无线通信单片机CC2430,内置了高级加密标准AES协处理器,方便了应用和设计.本文介绍了Zigbee的网络安全模型及高级加密标准AES,分析了CC2430的AES协处理器的编程接口,描述了AES各种模式下的信息处理过程,重点给出了CCM模式下的Zigbee网络认证的实现细节.     

AES快速算法的扩展指令集实现

基于Daemen等提出的AES快速算法,给出了用可配置处理器NiosII扩展指令集实现硬件加速的两种方案——基于片内存储器存储快速算法查找表的方法、用硬件逻辑电路实现S盒并计算出快速算法查找表对应元素的方法,用对前向查找表的查表操作代替了AES算法计算密集的轮变换操作.首先,将快速算法的前向查找表存放在片上内存中,并用12条扩展指令分别完成密钥扩展、轮变换和末轮操作,末轮变换所需的S盒采取对前向查找表的掩模得到;然后,对该方案进行优化以消除片上内存的占用,即推导出S盒与前向查找表的逻辑关系,并采取有限元素求逆的方法用逻辑电路实现S盒,增强了系统安全性并降低了功耗;最后,对扩展指令集和协处理器等多种实现方案进行了测试及性能对比.结果表明,相比于经过结构优化的纯软件快速AES算法,文中提出的方案在仅增加223个LE的条件下,达到了2.47倍的加速比.     

分簇传感器网络数据传输容错策略的研究

无线传感器网络的许多应用场合需要数据传输的可靠性,因此无线传感器网络数据传输的容错性一直是相关领域的研究重点.传统的1+1数据保护模式会给网络增加较大的负载,并不适合于资源受限的无线传感器网络.利用网络编码实现传感器网络链路容错策略,在保证数据传输容错性的同时还可以降低网络中传输的数据包数量,从而可以节省节点的耗能,延...     

An asynchronous pipeline architecture for the low-power AES S-box

To obtain a low-power and compact implementation of the advanced encryption standard （AES） S- box, an asynchronous pipeline architecture over composite field arithmetic was proposed in this paper. In the presented S-box, some improvements were made as follows. （1） Level-sensitive latches were inserted in data path to block the propagation Of the dynamic hazards, which lowered the power of data path circuit. （2） Operations of latches were controlled by latch controllers based on presented asynchronous sequence element： LC-element, which utilized static asymmetric C-element to construct a simple and power-efficient circuit structure. （3） Implementation of the data path circuit was a semi-custom standard-cell circuit on 0.25μm complementary mental oxide semiconductor （CMOS） process; and the full-custom design methodology was adopted in the handshake circuit design. Experimental results show that the resulting circuit achieves nearly 46% improvement with moderate area penalty （ 11.7% ） compared with the related composite field S-box in power performance. The presented S-box circuit can be a hardware intelli-gent property （IP） embedded in the targeted systems such as wireless sensor networks （WSN）, smart-cards and radio frequency identification （RFID）.     

一种新的无线传感器网络非均匀分簇算法

为避免无线传感器网络的能量空洞问题, 延长无线传感器网络寿命, 提出一种新的基于双簇头的无线传感器网络非均匀分簇算法. 该算法综合考虑节点剩余能量和节点到基站的距离选举分簇簇头, 将无线传感器网络分为不同规模的簇; 为了减小规模较大簇的簇头节点收集与传输数据的负担, 在数据传输阶段构造基于改进最小二 叉树的数据传输路径. 实验结果表明, 该算法能够有效减小节点能量消耗, 可有效延长无线传感器网络的使用寿命.     

无线传感器网络功率优化算法

无线传感器网络由许多电池能量有限的节点组成,该网络主要收集感知区域的信息.节点能量管理的优化对于延长网络寿命具有重要影响,如果每个节点直接向sink节点或基站发送信息,节点电池很快耗尽,网络也会失去作用.提出了动态路由的新方法以平衡节点能量开销,在Dijkstra最短路径算法和改进遗传算法的基础上,以功率有效性为首要原则,建立了网络拓扑.仿真结果接近最优解,达到节省能量的要求.     

无线传感器网络汇聚节点动态功耗管理方法

针对传统的功耗管理方法不能解决实际应用中汇聚节点能量资源有限而易成为网络瓶颈的问题,以及传统排队论的指数分布理论模型在处理无线网络业务流时无法准确描述自相似性问题,提出了一种无线传感器网络汇聚节点动态功耗管理方法.首先理论推导了节点在各个休眠状态的休眠阈值,采用定数截尾样本的一致最小方差无偏估计方法得到汇聚节点在持续空闲时间长度上服从Pareto 分布的参数,在不影响网络性能的前提下,利用二维模糊控制器自适应地调整定数截尾样本选用窗口.实验结果表明,该方法在满足网络性能约束的前提下,经动态调整节点的体眠深度,可减少约40%汇聚节点的能量开销、30%的动态功耗管理切换时延,提高约56%的切换成功率,从而避免了汇聚节点易成为网络瓶颈节点的问题,有效延长了汇聚节点的工作寿命.     

An FPGA Implementation of GF(p) Elliptic Curve Cryptographic Coprocessor

0　IntroductionE lliptic Curve Cryptosystems have emerged as a promis ing new area in public key cryptography since it wasfirst introduced in the mid 1980’s[1,2]. Compared with otherestablished public key cryptosystems, the main attraction ofell…     

无线传感器网络波束合成的影响因素研究

将无线传感器网络WSN(wireless sensor networks)与天线阵波束合成技术相结合,可用以实现WSN的远距离无线通信.与以往节点选用各向同性天线时的情况不同,本文中节点选用定向天线.针对由此引入的天线轴角度偏移问题,具体分析了WSN中常见的节点失效和位置误差对合成波束方向图所带来的影响;通过对节点的辐射功率调整,在保持合成方向图主瓣特性的基础上,有效地降低了旁瓣电平;为增大网络的覆盖面积,可以在一定范围内对节点间距进行扩展,经研究发现,节点间距的扩展范围与所选用天线的波瓣特性有相对固定的约束关系.     

RSA融合AES算法的网络信息安全方法

针对网络信息的安全处理,提出一种RSA融合高级数据加密算法(AES)的加密算法.通过RSA算法配置系统密钥,降低密钥管理的复杂度.通过AES算法配合RSA密钥,完成网络信息加密.实验结果表明:RSA融合AES的加密算法充分发挥AES算法执行速度快、RSA密钥配置性能高的特点.