高效节能的无线传感器网络覆盖保持协议

分析了实际环境中随机部署传感器网络的感知特性,给出了节点感知半径服从正态分布的无须地理位置信息的节点冗余度计算模型,以及保证网络覆盖质量所需要的最少工作节点数的计算模型.在此模型的基础上,提出了高效节能的无线传感器网络覆盖保持协议(energy efficient coverage conserving protocol,简称EECCP),实现了均衡节点能量消耗的分布式协作调度.该协议保留最少的工作节点以保证要求的覆盖质量,从而达到节约网络能量的目的.仿真实验结果表明,EECCP不仅能够保证要求的覆盖质量,而且能够减少网络能量消耗,有效地延长了网络的有效寿命.

基于密钥池的簇状传感器网络动态密钥分配协议

为了解决簇状传感器网络中的密钥分配问题,在分析传感器网络的基本密钥预分配机制的基础上,提出了基于密钥池的簇状网络动态密钥分配协议.在保证网络连通率相同的情况下,该协议与基本机制最大的区别在于,网络节点能逐层从基站随机选取不同大小的密钥环.动态分配协议经过初始化、密钥建立和路径密钥建立3个阶段,使整个传感器网络形成一个由安全链路构成的连通图,而簇内同层节点以及相邻层间节点可以通过安全链路进行通信,协同完成应用任务.通过分析和实验证明,所提协议可有效节省存储空间达50%以上,并能显著提高网络抵御攻击的能力.

基于k-覆盖保证的异构传感器网络节点调度策略

在分析已有传感器网络覆盖控制协议的基础上,提出了一种分布式覆盖控制算法.针对节点随机部署的异构网络,通过研究网络中节点交点的必要性,得出必要节点交点的最低覆盖度即为区域覆盖度的结论,由此可将区域覆盖度的计算转化为特殊点的覆盖度计算,从而解决了覆盖算法计算复杂度高和不精确等问题.在此基础上,又提出了一种以保证k-覆盖为目标的节点调度策略(SEC),该策略按照时间轮次,根据精确覆盖度算法可分布式地确定节点的状态.仿真结果表明,SEC能够减少节点的通信量,使工作节点数摆脱总节点数的影响,从而延长了网络的生命周期.与经典覆盖控制算法相比,所提算法在保证网络覆盖度的前提下可有效降低工作节点的数量,提高大规模传感器网络的可扩展性.

无线传感器网络多目标跟踪数据融合

在基于无线传感器网络多目标跟踪数据融合系统研究的基础上,提出了改进的模糊聚类平均算法,并给出了相应的集中式数据融合整体方案.算法将每一批观测数据按照航迹估计位置的关联门限进行划分,然后分别对航迹和关联门限内的采集信息进行模糊关联,再把获得的最大关联度数据分配给各条航迹作为目标的实际位置.数据融合的思路是,删除所有关联门限内的数据,将剩余数据再进行航迹起始模块处理.模拟实验表明,所提算法可解决多目标跟踪的误跟、漏跟和振荡问题,数据融合方案既能保存有用信息,又能去除冗余数据,进而有效避免了漏跟和重复跟踪的问题.

最大化网络有效寿命的传感器网络覆盖保持协议

为了保证监测区域覆盖质量,同时延长无线传感器网络有效寿命,构建了一种不需要地理位置信息的异构传感器网络冗余节点决策模型,由此提出了一种最大化网络有效寿命的异构传感器网络覆盖保持协议——ULMPCC.根据节点剩余能量状况,关闭剩余能量相对较少的所有冗余节点,保留最少的工作节点,从而实现了分布式协作节点调度.基于剩余能量的选举策略有效地平衡网络中的能量消耗,最大化了网络的有效寿命.仿真实验表明,UMLPCC能调度最少的工作节点,保证应用要求的覆盖质量,当期望的覆盖质量大于90%时,获得的覆盖质量与期望的覆盖质量的误差小于1%.

网络已知攻击类型的防御方法

随着网络的发展,网络的安全问题逐渐被人们所认识。网络攻击行为的不断发生,促使网络安全系统的诞生。该文提出的一个分布式入侵检测模型,能够对常见的具有攻击特征的入侵行为进行防御,同时在设计模型时,注意了标准化的设计,因此系统具有很高的升级性、可扩充性和适应性。最后,给出的端口扫描、嗅探器和IP欺骗防御代理设计,说明了如何进行标准化的代理设计满足模型目标。

基于单向链路的低开销Ad Hoc路由策略

对多类点Adhoc网络及网络中出现的单向链路问题进行了研究,设计出一种基于单向链路的Adhoc路由策略,通过检测并使用单向链路可提高网络的连通性能,同时可采取措施降低控制开销.仿真分析结果表明,该路由策略在控制开销方面优于传统路由机制,而路由成功率和吞吐量性能降低很小.

一个并行无线传感器网络模拟框架

提出了一个面向应用型和面向协议型相结合的并行无线传感器网络模拟系统(WSNSim)框架。设计目标是系统具有广泛的应用场合,被模拟网络规模具有很好的可扩展性,并且系统运行具有较高的效率。采用此框架开发的软件系统将为不同的传感器网络应用提供试验平台,同时支持传感器网络各层协议的开发研究及性能评价。

一个大规模无线传感器网络的密钥动态管理策略

为了解决大规模无线传感器网络的密钥管理问题,提出了基于EBS系统的两级密钥动态管理策略.该策略从网络部署开始,在整个生命周期内对节点内的密钥进行动态管理.针对无线传感器网络的特性,节点的密钥管理分为三个阶段:初始化阶段、稳定阶段和动态变更阶段.实验表明,TLKMS策略能够在一定程度上节省存储空间并提高网络抵御攻击的能力.

基于OpenRISC的计算机系统能力综合实验平台

针对现有本科计算机专业教学中存在的教学内容陈旧、课程间内容缺乏有机衔接等问题,提出一种基于Open RISC的计算机系统能力综合实验平台,指出该平台能够为计算机系统能力培养所涉及的数字电路、计算机组成、操作系统、编译原理、嵌入式与接口等课程提供统一的贯通式平台,可有效提高各门课程的实验教学效率,说明其特点及在教学过程中的应用效果。

可扩展传感器网络模拟器SensorSSF及性能预测

仿真模型越来越复杂,受单机计算能力和存储容量的限制,模拟需要花费的时间也越来越长。PDES(Parallel Discrete Event Simulation)策略能够加快仿真程序的执行,因此一度成为研究热点。但是,并行仿真最终并没有在工业界得到广泛应用,其原因在于:并行仿真建模理论缺乏,并行仿真性能具有不可预测性,以及并行程序行为的不可预测性。本文在讨论模拟器并行化的一般方法基础上,给出了一个基于SSF的传感器网络并行仿真环境SensorSSF。SensorSSF设计遵循:可扩展性和简洁性。可扩展性保证CPU执行时间随求解问题的规模和仿真模型的复杂度线性增长;简洁性使得仿真应用人员无需了解太多并行程序设计知识,就可以编写出高效的仿真程序。实验结果表明,SensorSSF具有良好的可扩展性,同NS2相比具有较好的时间特性。

在半适应多孔网状网络系统中解除死锁的多址发送机制

描述在多孔网状网络上解除多址发送中死锁问题的一种方法．这种方法将多址发送的目标组织成一棵分配树，树的分枝由一些消息链接而成，这些消息能够按照半适应回转路由选择策略沿着不会造成死锁的路线传送．树的每一分枝不是同时创建的，并且独立地进行多孔路由选择．这种技术具有较少的处理开销和较短的通信延迟时间，且在使用信道资源方面更加有效．与以前采用的多址发送机制相比，它提高了信道的使用效率且减少了信道的竞争概率．这种技术也适用于带有修改消息链策略的其它路由选择方案．

多微机仿真系统中的实时通信机制

本文介绍作者开发的火电机厂仿真系统中实时通讯机制。首先介绍仿真系统的组成、任务划分及网络拓扑结构，然后给出采用共享内存技术实现结点内进程间通信的程序设计方法及采用客户／服务器模型实现网络通信的程序设计算法。

概率模型下的一种优化覆盖算法

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能的重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种概率模型下优化覆盖算法.该算法通过对概率覆盖模型的计算,给出了传感器节点覆盖的期望值和公差的求解过程以及对所关注目标节点进行首次覆盖后的期望值证明过程.在网络能量方面则通过节点状态调度策略对通信路径进行优化,证明节点能量衰减过程中,拟合函数极限存在的意义,实现了传感器节点能量的有效匹配,抑制了传感器节点能量的消耗,证明了优化后整个监测区域传感器节点覆盖函数之间的关系.仿真实验结果表明,该算法不仅提高了覆盖和网络服务质量,而且有效地抑制了网络能量开销,延长了网络生存周期.

无线传感器网络基于参数可调增强型覆盖控制算法

覆盖问题是无线传感器网络领域的一个基本问题,也是无线传感器网络特性当中的一个重点问题.如何通过某种算法达到以最少传感器节点对监测区域的有效覆盖已成为目前研究的一项重要课题.因此,提出一种增强型覆盖控制算法(Enhanced Coverage Control Algorithm,ECCA).该算法通过概率理论知识可以有效地求解出对监测区域进行有效覆盖下的最少节点,给出了传感器节点概率的期望值计算方法以及目标节点首次被传感器节点覆盖和多次覆盖后的期望值求解过程,验证随机变量相互之间不独立时的比例函数关系.仿真结果表明,ECCA算法可以使用较少的传感器节点数量完成对监测区域的有效覆盖,提高了对监测区域的覆盖质量.

基于SNMP和Java的网络拓扑发现

该文通过对MIB-II定义的路由表、地址转换表等信息的分析,描述了一种基于SNMP和Java的网络拓扑发现方法。该方法发现结果比较准确,对于设备接口之间连接关系在配置了VLAN的网络中也能很好地发现。另外,由于不向网络中注入过多的探测数据包,该方法对网络正常流量不会产生较大影响。

基于联合感知模型的无线传感器网络连通性覆盖协议

本文研究在没有节点位置信息的情况下,如何有效地保证节点采用联合感知模型且节点通信范围多级可调的无线传感器网络的覆盖质量和连通性.给出了在节点随机部署方式下,网络覆盖质量和网络连通性与工作节点个数、监测区域面积和节点性能参数的关系;设计了一个选取最少工作节点保证网络覆盖质量和网络连通性的调度控制算法(SCA),该算法力求选取出的工作节点位置分布均匀并且网络整体能耗分布均衡.仿真结果表明:采用联合感知模型比采用二进制感知模型保证网络覆盖质量需要的工作节点更少.SCA不仅有效地提供满足应用期望的覆盖质量和连通性,而且减少了能量消耗,实现了能耗负载均衡.

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%.

基于RMON的网络流量测量系统设计及实现

网络流量测量是认识网络规律,了解网络行为的前提工作。该文提出一个基于RMON的网络流量测量系统的设计及实现。在设计中使用了面向对象的设计方法,便于系统的升级和扩展;在实现中采用了规范中推荐的方式1,使得采样对于任何随机过程都是无偏的。通过系统的实施,可有效地监控网络流量,查看网络运行情况。

传感器网络基于邻居信息量化的能量平衡路由

针对地理位置路由中数据包的平均传输能耗随时间推移急剧增加的问题,设计并实现了一种基于两跳邻居信息量化的能量平衡路由协议(TNEB).节点通过Hello报文获得两跳范围内的邻居节点信息,TNEB根据两跳邻居信息确定一个贪婪转发候选节点集合.依据邻居节点的数据流拥塞度和能量平衡度,从候选节点集合中选择最佳的邻居节点完成数据包的转发.测试结果表明,在平均邻居节点数为15的网络拓扑上,TNEB算法的平均能耗比Greedy-2和GPSR算法分别降低了26.7%和48.8%,端到端延迟分别减少了19.9%和31.8%.