UWB传感器网络跨层优化模型的构建与实现

跨层设计是提高无线传感器网络整体性能的一种有效方法．文中在综合考虑MAC层调度、物理层功率控制、网络层路由三方面因素的基础上，结合UWB技术超带宽、低信号功率的特点，以实现网络最大数据传输速率为目标，构建了UWB传感器网络跨层优化模型．仿真实验结果表明，根据模型最优解进行网络配置可充分利用网络资源、显著提高网络的数据传输速率，以构建、求解优化模型的方式解决网络跨层问题是切实可行的．     

实时监测无线传感器网络改进方法

结合危险品运输监测应用,搭建了基于无线传感器网络的实时监测系统,并对其MAC层协议和物理层无线数据发送时序进行了改进和优化。改进了MAC层中的原始BEB算法,引入了支持优先级的GDCF算法。对MAC层中的RTS/CTS方式进行了有效性分析,并出于节能考虑,引入了睡眠技术。在物理层数据无线发送过程中,为缩短发送时间,减少碰撞可能性,对其时序进行了优化。在工程车辆上安装基于IRIS无线传感器的节点平台进行实际测试。测试结果表明:改进后的退避算法节点丢包率随网络节点数目增加变化不明显;去除RTS/CTS机制后,在采样间隔时间为50ms时,网络丢包率由20%左右下降到了6%以内;一个工作周期内节省能量达到95%;无线数据发送时序优化达到了设计要求,满足了实际应用中对实时监测无线传感网络的性能要求。     

一种无线多跳网络业务性能跨层优化方法

为满足无线Mesh网络和Ad Hoc网络业务不同性能的要求,提出了一种跨层优化算法,给出了保证业务平均误包率的自适应调制编码的实现方法,并结合信道、冲突、缓冲区和业务要求等分析了业务性能.在此基础上,提出了调节误包率、优化业务吞吐率,并通过加权以满足业务不同吞吐率和延迟要求的优化算法,优化综合了物理层、MAC层、链路层和业务要求的影响.为验证算法的正确性,进行了仿真分析.结果表明,在给定的参数下,与未优化相比,丢包率约减小35.3%,延迟约降低65.6%.     

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结合传统数据通信网络的QoS保障机制研究成果及无线传感器网络自身特点,针对青藏冻土地温自动监测的应用特点,提出能量的高效利用、数据的可靠传输和网络生存周期的有效延长是其QoS保障的主要需求和关键点。并以此关键点为目标,研究了青藏冻土地温监测的无线传感器网络QoS保障机制的能量优化策略,提出了非均匀分簇路由算法并进行了深入分析。最后,通过仿真验证及在青藏冻土地温自动监测的试点应用,验证非均匀分簇路由算法能有效提高网络的生命周期和数据传输可靠性。研究成果将为建立无线传感器网络相关应用系统提供理论支撑和模型参考。     

典型Ad hoc网络协议传输多媒体数据的性能分析

针对多媒体数据的特点论述了在Ad hoc网络环境中各性能参数的要求,利用NS2仿真软件模拟了在Ad hoc网络环境中利用AODV,DSR及DSDV路由协议进行多媒体数据传输,并将网络吞吐量、延时抖动等4种多媒体数据敏感参数进行了比较.实验表明,由于多媒体数据类型的不同,AODV,DSR及DSDV协议的性能也各有差异,通过比较发现,DSDV的表路由机制不能满足Adhoc网络的多媒体业务要求,DSR可用于QoS要求不高的视频传输,AODV可用于传输视频及音频,但对延时要求较高的数据则不能满足.     

无线传感网络中QoS约束多播路由算法

分析了无线传感网络中具有时延、带宽和剩余能量等多QoS约束的多播路由问题.描述了一种适应于研究QoS多播路由的网络模型.提出了一种具有多QoS约束的能量有效的多播路由算法(EMRA),该算法成功地解决了无线传感网络中多播节点动态变化时的QoS路由选择问题.仿真实验证明了EMRA的有效性和优越性.     

基于网络编码的无线多跳自组网连接性增强

为了向无线多跳自组网的规划与设计提供依据,分析了物理层网络编码和网络编码分集对无线多跳自组网连接性的影响.通过对网络可供维持的路由跳数的理论推导和数值分析发现,与物理层网络编码协作发射相比,网络编码分集协作发射能极大地提高系统可供维持的路由跳数,其增益达3以上,极大地增强了网络连接性,从而提高了网络的吞吐量.     

无线传感器网络线性组网关设计

介绍了用于无线传感器网络线性组网的网关设计方法,利用Zigbee无线传感器网络技术的自适应路由协议栈,实现多个网络节点的线性组网.使网络数据包能快速有效的延伸接力传输. 可广泛应用于高速铁路轨道环境感测监控、电力传输设备远程遥测监控等特殊行业线状无线监控网络.为新型低成本无线网络构建提供了一种新的思路.     

自组网中基于能量约束的QoS多播路由优化算法

在分析基于能量优化多播路由算法的基础上,提出了一种QoS多播路由的网络模型,并在网络模型的基础上,结合能量模型、极值元素组合和改进的遗传算法提出了一种基于能量的QoS多播路由优化算法EQMROA.仿真结果表明此算法是可行和有效的.它为移动Ad Hoc 网络QoS多播路由技术提供了一种新的有效途径.     

Ad Hoc网络基于蚁群的按需路由算法研究

目前已有一些研究将蚁群优化算法应用于Ad Hoc网络,文中在分析已有成果的基础上提出了一种新的按需路由算法,该算法综合了蚁群优化和AODV及DSR协议的思想,在源和目的之间建立起多路径路由,有效地提高了网络传输性能.模拟结果显示,该算法能较好地适应MANET动态变化的拓扑环境,在性能上优于一些相关的算法.     

基于价格机制的无线多跳网络拥塞控制算法

为有效缓解拥塞,并在QoS保证与业务公平性之间找到合适的平衡点,基于定价机制提出了一种链路层逐跳拥塞控制算法.该算法考虑了MAC的时间限制和二进制干扰模型限制,将传输失败率作为网络拥塞的控制准则之一引入拥塞价格函数中;流路径上的每个节点根据接收到的拥塞价格动态调整每个流的传输速率;优化目标是系统中总的流效用之和达到权重比例公平.此外,还考虑了节点内部流的调度策略,根据等待时间函数动态调整节点内各个流的优先级,以保证每个流的QoS需求和公平性.仿真结果表明:提出的拥塞控制策略能够有效缓解链路拥塞,系统总吞吐率比未采用拥塞控制机制提高约41%,公平性提高约29%,且极大地改善了平均时延、平均丢包率、平均吞吐率等其他性能指标.     

Network lifetime global optimization for multi-source and single-sink topology in wireless sensor networks

The multi-source and single-sink (MSSS) topology in wireless sensor networks (WSNs) is defined as a network topology, where all of nodes can gather, receive and transmit data to the sink. In energy-constrained WSNs with such a topology, the joint optimal design in the physical, medium access control (MAC) and network layers is considered for network lifetime maximization (NLM). The problem of integrating multi-layer information to compute NLM, which involves routing flow, link schedule and transmission power, is formulated as a non-linear optimization problem. Specially under time division multiple access (TDMA) scheme, this problem can be transformed into a convex optimization problem. To solve it analytically we make use of the property that local optimization is global optimization in convex problem. This allows us to exploit the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) optimality conditions to solve it and obtain analytical solution expression, i.e., the globally optimal network lifetime (NL). NL is derived as a function of number of nodes, their initial energy and data rate arrived at them.Based on the analysis of analytical approach, it takes the influence of data rates, link access and routing method over NLM into account. Moreover, the globally optimal transmission schemes are achieved by solution set during analytical approach and applied to algorithms in TDMA-based WSNs aiming at NLM on OMNeT<++> to compare with other suboptimal schemes.     

EPC网络的跨层架构研究

由阅读器（Reader）、感应器（Transponder）与中介系统（Middleware System）三者串联而成的无线射频对象识别系统,形成未来生产线自动化、物料管理与物流业的新兴架构将大量使用射频识别RFID,本文论述了RFID/EPC network跨层设计（Cross Layer Design）,将RFIDcode跨层技术直接运用于EPC网络,并将EPCcode跨层应用于ONS Framework.通过此跨层设计,用户可通过智能型手机与RFID阅读器读取RFID code,并将此RFIDcode直接由EPC网络查询并取得商品的信息;而EPCcode跨层设计可直接使用EPCcode,对ONS Framework查询并追踪商品的动向.本论文所提出的Cross Layer Dsign架构能够减少EPC网络负荷与使用者查询需要的等待时间.     

A secure and reliable routing protocol for wireless mesh networks

This study proposes an efficient secure routing protocol which considers symmetric and asymmetric links for wireless mesh networks （WMNs）. A wireless mesh network is a group of wireless mesh routers and several kinds of wireless devices （or nodes）. Individual node cooperates by forwarding packets to each other, allowing nodes to communicate beyond the symmetric or asymmetric links. Asymmetric link is a special feature of WMNs because the wireless transmission ranges of different wireless devices may be different. The asymmetric link enhances WMN coverage. Providing security in WMNs has become an important issue over the last few years. Existing research on this topic tends to focus on providing security for routing and data content in the symmetric link. However, most studies overlook the asymmetric link in these networks. This study proposes a novel distributed routing protocol beyond symmetric and asymmetric links, to guarantee the security and high reliability of the established route in a hostile environment, such as WMNs, by avoiding the use of unreliable intermediate nodes. The routes generated by the proposed protocol are shorter than those in prior works. The major objective of the proposed protocol is to allow trustworthy intermediate nodes to participate in the path construction protocol. The mesh clients out of mesh router wireless transmission range may discover a secure route to securely connect to the mesh router for Internet access via the proposed protocol. The proposed protocol enhances wireless mesh network coverage and assures security.     

高速公路环境下的路由协议仿真分析

针对车载自组织网络出现的链路不稳定、数据传输效率低、路由表现不理想等问题,使用微观交通仿真工具SUMO与网络仿真模拟器NS3进行联合仿真,研究了高速公路不同交通场景下AODV和DSDV路由协议的性能.结果表明:在不同车辆数和车速下,AODV协议分组投递率和吞吐量优于DSDV协议,平均端到端时延比DS?DV协议要高,但从...     

复合可重构Ad Hoc网络

随着众多无线通信网络标准的不断涌现,如何解决不同Ad Hoc网络之间互操作性差这一问题逐渐引起了各界的重视,此方面现有研究成果大都集中在重新设计MAC层协议或是链路选择协议上.本文提出了一种新的Ad Hoc网络结构,并解释了这一网络结构所采用的分簇算法、利用可重构终端实现优选物理链路的实现方案,用于解决互操作性差的网桥机制.针对这种全新的网络结构,文中还给出了基于Matlab的仿真平台的实现方法.仿真结果显示,这一新的网络结构可以在小幅增加网络平均时延的代价下提高全网络的数据包投递率.     

Topology-aware overlay multicast over IP multicast networks

Most existing overlay multicast approaches refuse to consider any network layer support no matter whether it is available or not. This design principle greatly increases the complexity of the routing algorithms and makes the overlay topologies incompatible with the underlying network. To address these issues, topologyaware overlay multicast over IP multicast networks （TOMIMN） was proposed as a novel overlay multicast protocol, which exploits the cooperation between end-hosts and IP multicast routers to construct a topologyaware overlay tree. Through a little modification to protocol independent multicast sparse mode （PIM-SM）, a multicast router is able to receive registration from nearby group members and redirect passing-by join requests to them. Due to the multicast router＇s support, TOMIMN organizes its group members into an overlay multicast tree efficiently, which matches the physical network topology well.