基于NB-IoT技术的物联网网关多协议转换研究

为了提高物联网网关多协议转换的稳定性,提出基于NB-IoT技术的物联网网关多协议转换技术。在构建物联网路由节点定位模型的基础上,采用高效可靠的机会网络路由分布设计方法,设计物联网网关多协议传输的邻阶均衡控制模型。然后进行网关多协议调节,通过节点自适应定位构建分簇节点部署模型规则。基于此,采用NB-IoT技术实现对物联网网关多协议转换过程中的多层次路由规划和算法的设计,提高转换过程的可靠性和自适应。仿真结果表明,该转换技术的输出均衡性较好、传输正确率较高,提高了物联网的输出稳定性。     

混合服务策略轮询特性下物联网传感节点设计①

为了提高物联网传感器的节能效果和连通性,需要进行节点的优化部署设计,提出基于混合服务策略轮询特性分析的物联网传感节点设计方法。首先分析物联网传感节点的分布式组网结构,由此构建失效代价模型,在模型中采集传感器网络的混合汇聚节点数据,并进行多元信息融合,为最优节能约束下物联网传感节点能量开销的计算提供数据基础,完成物联网传感节点的优化分簇和部署设计,最终实现混合服务策略轮询特性下物联网传感节点设计。仿真结果表明,采用该方法进行物联网传感节点设计的均衡性较好,节点的能耗开销较小,具有很好的物联网部署能力。     

一种面向移动物联网环境的动态路由新协议

针对车辆自组织网络(VANET)等移动物联网中网络拓扑变化频繁问题,我们提出了一种面向移动物联网环境的动态路由新协议.该协议将连通概率作为重要参数,其计算方法依据参数节点和它的最近节点的间距,间距的分布按照指数分布;协议中采用了贪婪机会转发(GOF)策略,GOF策略在包的递交率和平均跳数等方面有效提高了车辆网等移动物联网目标的性能.一系列的测试表明,与传统的路由协议相比,我们设计的协议在递交率、平均跳数以及端到端的延时等方面均表现出很好的效果.     

一种适用于带状监测网的健壮MAC协议

文章针对带状监测无线传感器网络节点由于干扰或能量耗尽而失效时引起网络性能大幅波动甚至链路中断问题,提出了一种适用于带状拓扑结构的健壮MAC协议,称为SBR-MAC(Strip-based RobustMAC);该协议通过增加冗余中继节点,采用DMAC协议的交错唤醒调度机制,并对其时隙结构加以改进,使其绕过失效节点。仿真结果表明,当带状监测无线传感器网络中出现节点失效时,相比于直接应用DMAC协议,SBR-MAC协议在能耗增加不大的前提下,网络的稳定性和可靠性得到加强。     

无线传感器网络中的移动式目标跟踪

针对传统无线传感器网络进行移动目标跟踪时能耗过高的问题,提出一种基于移动节点和固定节点协同工作的移动式目标跟踪算法.在传统的由固定节点组成的无线传感器网络中加入少量移动节点,对移动目标进行持续性跟踪.通过移动节点和普通固定节点之间的配合,提高监测质量和容错性,在满足既定监测质量要求的前提下,尽可能地减少参与监测的普通固定活跃节点的数量.仿真实验结果表明:所提出的跟踪方法可以有效地降低固定节点的能耗,延长网络生存期.     

无线传感器监测网络动态节点调度

为了提高无线传感器监测网络系统的容错性和优化系统的工作寿命,基于连通图提出监测图的概念,并在此基础上提出一种在高节点失效率情况下,有效延长无线传感器监测网络工作寿命的动态节点调度策略.通过对由目标节点和传感器节点组成的监测图的计算,在各个子监测图内实现分布式、动态的节点调度.所提出的节点调度策略是一种回合制的动态调度策略,在每一回合根据传感器节点当前的电能储备以及传感器节点和目标节点度的大小进行节点调度,在提高系统的工作寿命的同时有效改善容错性.通过对工作参数的设置可以实现在能耗与容错性之间进行权衡.     

基于Zigbee无线网络“电子围墙”安全防护系统的实现

本文研究的目的是在幼儿较为集中的场合,为了对幼儿离开安全中心距离进行实时监测,在IAR开发环境下,以CC2530为主控芯片,结合TI业界领先的黄金单元ZigBee协议栈构建ZigBee无线网络"电子围墙"系统,并给出系统的硬件、软件的设计.实现了对移动节点位置状态的实时采集和无线传输,该系统可靠性高,实时性好,能耗较低,能够较好地满足"电子围墙"安全防护系统的要求.     

一种无线传感器网络多信道动态路径转发协议

为了改善无线传感器网络在重负载情况下的性能,提出了一种多信道动态路径转发协议MDFP.该协议通过整合动态路径选择和预测唤醒调度,使得发送者在发送数据前能预测可用转发节点的唤醒时间,避免了现有动态路径转发协议依赖长前导来完成转发节点选择和数据传输所带来的问题,从而实现更低的能耗并改善网络在重负载下的延时和可靠性.MDFP利用多信道通信减少节点间干扰,从而进一步提升网络在重负载情况下的可靠性.基于TelosB节点的实验结果表明,在重负载情况下,相对于现有的动态路径转发协议,MDFP在能耗、延时和可靠性方面均有较明显的性能提升.     

物联网专用频点自组网驱动路由协议算法分析

为了解决物联网专用频点自组网网络节点能量消耗容易失衡,当节点数增加时易产生链路故障的问题,设计一种改进物联网专用频点自组网驱动路由协议算法.以感知现场、汇聚节点和Internet为主要结构,构建物联网专用频点自组网网络模型.模型采用多媒体印刷读物(multimedia print reader,MPR)集合综合选取节点机制,以网络节点总能量消耗以及能量代价为基础,通过节点优化目标函数,确保自组网能量消耗处于均衡状态.通过网络路由协议改进算法,采用最小覆盖集实现物联网专用频点自组网链路故障的修复.结果表明,改进后的算法对路由链路信息转发具有良好的吞吐性能,可以提高网络数据传输性和连通性,并可增加节点生存时间,最终提升数据包到达率和数据控制量.     

无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析

为了提高无线传感网络分簇节点节能传输控制能力,提出基于最优节能控制的无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析方法.构建无线传感网络分簇节点优化部署模型,建立路由均衡控制下的无线传感网络分簇节点节能传输低能耗调度信道模型,采用自适应均衡的路由转发控制协议实现无线传感网络分簇节点节能路由探测协议设计,提取无线传感网络节点传输的相干性特征值,结合模糊特征提取方法进行无线传感网络分簇节点节能传输过程中的最优特征量提取,实现网络分簇节点节能传输的优化控制和自适应均衡调度.仿真结果表明,采用该方法进行网络分簇节点节能传输的自适应能量均衡性较好,数据转发的成功率较高,具有很好的节点数据收发控制和节能传输能力.     

优化QoS的基于LEACH的无线传感器网络路由协议

为了保证无线传感器网络通信质量,同时尽可能地减少路由能量的消耗,对传统的LEACH算法进行改进,提出一种基于LEACH的优化通信质量的无线传感器网络路由协议——节点密度控制算法DC-LEACH算法.本协议的基本思想是通过选取具有良好通信位置的节点作为LEACH算法的簇首,减少网络中节点分布不均匀的情况对能量损耗和通信质量所造成的影响.协议采用概率分析的方法确定最优检测邻域范围,根据检测区域的节点密度确定簇首筛选阈值以进行簇首选举,建立分簇形式的网络路由协议.仿真实验的结果表明,本文提出的改进型协议能够在有效节约能耗的同时提高网络的通信质量.     

无线传感器网络的能耗均衡性能与寿命分析

为了改善网络的能耗均衡性能和延长网络的稳态寿命,在最小代价路由协议的基础上,对无线传感器网络的数据流量分布、能耗均衡性能和寿命等进行建模分析。首先确立研究的能耗模型和网络模型,采用网络寿命方程及其寿命终止条件的方法,对网络节点的能耗期望、流量、能耗均衡性能、寿命等进行推导和分析,以动态监测和发现区域中导致网络能量空洞的热点关键节点,为无线传感器网络的能耗均衡策略和路由优化机制提供一种新的识别可时变性强和能耗率高的热点节点,以及评价分析网络能耗均衡性能与寿命的方法。仿真结果表明,该方法可以实现网络能耗、数据流量、能耗均衡和网络寿命的准确评估。     

无线传感器网络基于节点调度的双簇头路由协议

为了延长无线传感器网络的生命周期,提高节点能量利用率,将分簇与节点调度相结合,提出了一种基于节点调度的双簇头的路由协议.该算法利用节点调度实现网络中冗余节点查找,减少分簇时活跃节点;考虑节点和基站的距离及能量,优化选择主、副簇头,副簇头优先选择冗余节点.主簇头用以收集和融合簇内节点的信息,副簇头负责与基站进行通信.仿真结果表明,新算法能有效节约网络能量、平衡节点能耗、延长网络生存时间.     

基于物联网的实验室环境监测系统设计

目的:设计基于物联网的实验室环境监测系统,解决传统的实验室环境监测系统存在的重复测量、实时监测效果差、数据交换不便等问题。方法:分析了实验室环境监测系统的设计意义和功能需求,基于物联网对实验室环境监测系统的硬件(包括基于CC2530芯片设计的协调器模块、终端采集节点模块,控制端的继电器模块)和软件(包括ZigBee协议栈以及各节点模块、上位机)进行了设计。结果与结论:系统利用无线射频网络ZigBee技术构建起树型网络,实现对实验室环境的覆盖,通过终端节点上的温湿度传感器、光敏传感器和烟雾传感器采集温湿度、光照强度和烟雾浓度等数据,然后将采集数据通过无线网络发送给上位机进行处理,实现了实验室环境监测和控制。     

基于LoRa物联网的城市道路照明能耗与窃电监测系统

为了解决现代城市智慧照明线路用电设备日益复杂造成的照明能耗监测难题，基于LoRa物联网技术设计城市道路照明能耗与窃电监测系统.系统是由具备LoRa无线通信功能的集中控制器、LED照明灯具和其他用电设备组成的LoRa无线通信网络；集中控制器为系统主机，LED照明灯具和其他用电设备为监控节点.提出了一种两步无线通信、分时同步采集所有监测节点电力数据，由集中控制器实现照明线路照明功率与能耗计算，判别窃电行为的实时照明能耗与窃电监测策略.介绍了集中控制器的硬件模块设计，详细给出了策略的软件实现方法，包括集中控制器程序设计和LED灯具驱动电源程序修改.照明能耗与窃电监测系统测试平台的实验结果验证了系统能有效实现无线照明能耗同步采集与窃电监测功能，可更好地满足城市路灯智能化管控的要求.     

基于物联网技术的农业大棚环境监控系统设计

为了提高对农业大棚环境的监测,系统从物联网技术的三层结构概念出发,采用感知互动层、网络传输层、应用服务层进行设计。感知互动层采用Zig Bee无线通信技术构建一个无线传感器网络,负责感知农业大棚中作物生长环境,包括农业大棚中的空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤温湿度、通风状态等。网络传输层采用以太网通过TCP/IP协议进行传输,应用服务层通过个人计算机上的应用程序来实现对系统信息的管理,并且与计算机上的专家系统连接,对农业大棚中作物生长环境进行自动控制。系统主要涉及传感器网络拓扑结构的选择优化及传感器节点的电路设计、网络传输层的结构设计、应用服务层的应用程序设计及信息在专家系统中的融合算法。传感器节点采集数据通过Bayes滤波算法进行处理提高数据的可靠性。传感器节点选用无线收发器CC2430芯片设计。实验表明,系统实现了对农业大棚作物生长环境的实时监测,但系统中采用Bayes滤波算法还需进一步改进,系统的稳定性也有待更一步提高。     

基于机会主义的并发无线传感器网络数据传输协议

针对物联网中无线传感器节点传输数据的需求,在分析现有无线传感器网络数据传输协议的基础上,提出了基于机会主义的并发传输的数据传输协议。该方法是通过适度的容忍并发传输冲突和节点机会多跳相结合实现的。最后,对所提出的协议进行了仿真验证。结果表明,所提出的协议能够有效地避免节点之间的竞争,提高了数据传输效率,降低了能耗。     

一种无线传感器网络数据传输协议设计与验证

以物联网广泛使用的无线传感器网络的数据传输实际需求为研究对象,通过对现有数据传输协议特点的分析,研究了基于机会与补偿机制的无线传感器网络数据并发传输协议,利用并发传输的适度容忍与不同节点间的机会多跳实现数据的高效传输,并仿真环境进行验证。结果表明:该协议可以在有效规避不同无线节点间的竞争基础上,提高整个网络中的数据传输效率,降低物联网运行的能耗。     

基于BQPSO的无线传感器网络节点调度算法

在多目标跟踪中,要求无线传感器网络在满足跟踪精度的前提下,最大限度地降低对传感器资源的使用。基于这一目的,适当选择节点避免共线度过高,并采用APIT实现精确定位,同时考虑跟踪簇总能耗设计节点调度目标函数,采用二进制量子粒子群优化算法解决传感器资源冲突问题。仿真结果表明:虽然基于BQPSO的节点调度算法比基于PSO的节点调度算法在能耗上增加了17.47%,但定位精度可以提高31.84%。算法在提高定位精度的同时最大限度地降低了对资源的使用,有效延长了无线传感器网络的工作寿命。     

增强Ad Hoc网络稳定性的移动问题解决策略

针对移动自组织网络中网络通信稳定性较低的问题,提出了增强网络稳定性的移动问题解决策略.该策略通过检测节点的相对移动速率,计算节点间链路的稳定性,得到网络中通信路径的稳定度,从而选择稳定度高的路径进行通信.该策略针对节点移动可能导致的通信可靠性约降低问题,利用检测移动速率预测节点运动趋势这一创新方法提高了系统数据传输的可靠性.实验结果表明,该策略利用节点移动预测的方法可以有效选择可靠性更高的数据链路,与传统方法相比,通信延迟时间约降低1%,吞吐量约提高5%.