基于IEEE 802.15.4e的智能家居家电控制系统的实现

根据智能家居智能化、网络化、模块化的发展需求,提出了一种智能家居家电控制系统的设计方案,对家电控制系统硬、软件设计进行了详细说明。分别设计基于Android操作系统的智能手机、PDA的家电控制软件和基于J2EE架构设计的智能家居网站。采用IEEE 802.15.4e协议组网,通过接入智能家居环境监测、安防报警等子系统实现情景模式控制,提供全方位的信息交换服务,优化人们的生活方式。

基于IEEE 802.15.4协议的虚拟仪器的设计与实现

利用虚拟仪器技术,设计并实现了一套基于IEEE 802.15.4协议的无线传感器网络分析仪.采用MVC设计模式将系统软件模块的用户交互界面与业务逻辑处理分离开来,提高了应用程序的可扩展性,实现了数据帧解析,实时显示网络拓扑结构等功能.为了处理来自串口的缓冲数据,提高处理质量,使用了一种基于自适应线程池技术的数据处理方法.实践应用结果表明,该套分析仪器已经满足了系统设计的需求,对无线传感器网络的理论和应用研究具有一定意义.

基于IEEE802.15.4标准的改进型隐藏节点冲突避免策略

对已有的隐藏节点冲突避免策略进行了改进,改进后的策略对区域分组方法进行了优化,对IEEE802.15.4超帧结构进行了调整,并提出了更为灵活的时隙分配方法。仿真结果表明该改进方案可以有效降低网络端到端时延和丢包率,提升了QoS性能。

IEEE802.15.4MAC协议研究现状

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是一门新兴的无线网络技术。IEEE802.15.4标准作为一种新兴的无线通信协议,以其低功耗、低速率传输和低成本的设计宗旨为无线传感器网络提供了一种很好的解决方案。对IEEE802.15.4标准的相关规定和特点进行了简要介绍,在该标准的基础上针对当前关于能量消耗、GTS调度机制和CSMA/CA协议等方面的研究现状进行了介绍,并做了总结。

基于IEEE802.15.4的煤矿井下无线语音通信系统设计与实现

针对当前矿用语音通信系统的不足,提出了一种基于IEEE 802.15.4协议标准的矿用语音通倌系统设计方案,给出了无线语音通信终端的软、硬件设计;语音通信终端采用CC2530作为处理器芯片,利用CSP1027对语音信号进行A/D或D/A转换,并采用AMBE语音编解码技术对量化后的语音数据进行编解码,在无线通信协议IEEE 802.15.4标准上实现各节点间语音信息的双向无线传输;实验测试结果表明,语音通信设备在有电磁干扰及障碍物的环境下,其有效通信距离为37 m,在有效通信距离内具有语音清晰、通话可靠,满足语音通信要求。

IEEE 802.15.4支持高速实时数据传送算法

随着物联网应用的推广,出现了更多的低功耗高速率实时通信技术需求。IEEE 802.15.4是低功耗通信既定标准,但对高速实时传输研究较少。它不能解决多于七个设备需要实时服务、时延约束小于超帧长度的问题。为了克服这些限制,文中在EGSA算法基础上,最大化IEEE 802.15.4中CFP,保留足够多的带宽资源用于实时业务传输。为了进一步提高效率,把CFP分割成多个微小时隙,并使用最早截止时间优先(EDF)策略分配这些微小时隙。性能分析显示这种策略可以严格遵循时延约束条件,并可以提高带宽利用率。

IEEE802.15.4时隙CSMA/CA算法性能研究

对IEEE802.15.4标准和时隙CSMA/CA算法进行了简单介绍,基于OPNET仿真软件,针对节点个数、工作周期(占空比)等参数对时隙CSMA/CA算法性能的影响,进行了不同网络环境的仿真实验。分别在固定节点个数和固定占空比条件下,仿真并分析了介质接入时延与吞吐量及网络能耗之间的关系。仿真结果表明,较多的节点个数和较小的工作周期会增大介质接入时延,降低网络吞吐量。

IEEE802.15.4传感网络一种降低RDC路由协议

在无线传感网络WSN(wireless sensor network)中,传感节点依据不同的路由协议向Sink发送数据,传感节点一直处于工作状态,即无线工作周期RDC(Radio duty cycle)达到100%,加快了能量消耗,降低了网络寿命.为此,本文提出MUCBR(Mesh-under cluster-based routing)路由协议,降低RDC.MUBCR协议基于IEEE 802.15.4平台,并通过Contiki operating system进行实施.MUBCR协议采用Clustering技术,并结合Mesh-under路由协议,将网络划分不同的簇Cluster,并为每个Cluster选择一个簇头CH(Cluster head).CH给Cluster内成员随机分配工作时隙(time-reference).传感节点仅在自己的时隙内发送或接收数据,降低RDC.同时,通过随机分配时隙,降低了数据包传输的碰撞.通过Contiki operating system仿真,提出MUCBR的RDC低至0.08%,能量消耗也仅占同类算法RPL约40%、RIME约25%.与802.15.4标准相比,MUCBR的碰撞概率降低了40%.

IEEE802．15．4中AES-CCM协议的扩展指令集实现

该文在高级加密标准(AES)快速算法的基础上,设计了一组基于可配置处理器NiosII上的扩展指令,用于IEEE802.15.4标准媒体访问控制层中基于AES算法的计数器模式和密码分组链接消息验证码(AES-CCM)协议的硬件加速。该文首先推导出快速算法中用于轮变换的查找表与S盒的逻辑关系,然后通过复合域变换方法用硬件电路实现S盒的计算,从而消除了支撑扩展指令集的硬件逻辑对片上存储空间的消耗。同时给出该协议基于查表法的扩展指令集和协处理器的设计方案,并在EP2C35芯片上进行实现和对比。该方案仅消耗223个逻辑单元(LE),吞吐量为668.7 kbps,时钟周期数比软件算法加速174.6倍,芯片面积仅为协处理器方案的9.5%,显著降低了无线传感网节点设备的成本和功耗。

IEEE 802.15.4标准化协议在ATmega平台上的设计与实现

在基于ATmega的自主设计的硬件平台上,设计并实现了国际标准协议IEEE 802.15.4.在该标准协议的设计和实现中,采用了有限状态机的思想,把标准协议中节点分成了若干状态,状态和状态之间通过触发条件转变,对于IEEE 802.15.4协议,触发条件就是收到不同的帧和上层的相关命令,利用有限状态机思想能有效地把复杂的逻辑处理分离开来,提高了协议的可扩展性.为了能延长节点的生命,提高协议的灵活度,设计并实现了一种基于自适应CAP和CFP的调节和管理方法.实践应用结果表明,该方法有效延长了节点生命,并适合某些特定的上层应用,对IEEE 802.15.4协议的应用研究具有一定意义.

基于IEEE802.15.4低功耗有源电子标签的设计

针对有源电子标签功耗和防碰撞问题,给出了一种基于IEEE802.15.4标准和MG245X片上系统的2.4 GHz低功耗有源电子标签实现方法.从硬件电路和软件程序两个方面联合优化,设计了有源电子标签和标签读写器,分析了标签休眠时间与功耗及标签最大移动速度的关系.测试结果表明,该标签休眠模式下工作电流小于1.7μA,空旷环境下有效通信距离大于60 m,满足低功耗和远距离读写实用要求.

基于IEEE 802.15.4协议的物联网节点通信编程

在基于物联网的高校后勤数字化建设项目中,对点到点节点的无线数据传输进行了设计。设计包括协议选取,硬件设计、软件设计、具体设计及最终的编程实现。完成了TinyOS系统中的程序编写,实现了项目建设中的点到点节点无线数据传输的设计要求。

IEEE802．15．4中的安全研究及缺陷分析

IEEE802．15．4是无线传感器网络物理层和MAC层的工业标准，介绍了该协议中的安全体系：安全服务、安全模式、安全组件，并对CTR、CBC—MAC、CCM三种操作模式进行了详细的剖析，最后对该协议本身的缺陷造成容易受到的同llonce攻击、重发防止攻击、ACK攻击进行了分析，还提出了相应的对策。

一种基于IEEE802.15.4的静态链式网络结构研究

IEEE 802.15.4定义了无线个域网的物理层和数据链路层规范,本文基于此规范,研究设计了一种静态的链式网络结构,这种结构具有拓扑简洁、快速路由、节约能耗等特点,在拓扑相对静态、具有中心控制节点的应用场合具有较强的适用性,如集中监控、环境监测等。

IEEE802.15.4多时隙下GTS性能分析及配置优化

IEEE802.15.4标准的保障时隙(GTS)机制可分配多个时隙,用于保障实时性数据的传输。针对非竞争接入期多时隙下GTS性能分析的不足,利用网络微积分法分析时延和吞吐量服务曲线及其与能耗的关系,改进IEEE802.15.4传感器节点模型,建模仿真研究GTS参数对网络性能(时延、吞吐量及能耗)的影响。仿真结果表明:根据高低突发性数据率的情况,最优化配置下的GTS可以满足实时性数据的传输。

IEEE 802.15.4轻量级网络层路由设计及实现

IEEE 802.15.4是低速率、低功耗的无线个人区域网络协议标准。分析了IEEE 802.15.4的特点,在其上设计了轻量级网络层路由协议并在ZigBit 900平台上实现。路由协议对AODV进行了简化,利用MAC层的应答机制检测链路是否连通。最后对路由协议进行了测试,结果表明本路由设计具有良好的性能和扩展性。

一种基于IEEE802.15.4的单信道全双工MAC协议

针对半双工IEEE802.15.4无线传感网络中有效数据速率不高和隐藏节点问题,提出了一种新的基于IEEE802.15.4的单信道全双工MAC协议,设计了单信道全双工帧结构和通信机制.根据负载数据包存储情况动态决定单信道全双工通信时长,获得平均129%网络吞吐量增益,大大提高了有效数据传输速率.全双工的工作机制可以抑制隐藏节点问题,本协议提出动态共享同步随机回退机制,减少了握手请求并增加了单信道全双工通信机会,进一步抑制了隐藏节点导致的碰撞问题,降低了系统误比特率,提高了网络可靠性.

基于IEEE802.15.4标准的无线多跳网络的研究与实现

IEEE 802.15.4标准是针对短距离、低速率、低功耗和低成本设备设计的短距离无线通讯协议,定义了低速无线个域网的MAC层和物理层规范,在分析低速无线个域网规范的基础上,设计并实现了一个兼容ZigBee规范的无线多跳网络.

IEEE 802.15.4中信道利用率的分析与改进

在分析IEEE 802.15.4网络中为时延敏感应用提供的保护时隙(GTS)分配策略后,指出GTS分配中信道利用率低等不足。为此,对IEEE 802.15.4中的GTS进行改进。将GTS时隙再次划分为微时隙,与标准GTS申请命令不同,节点无须指定所需的GTS长度,而是提供需要发送的数据数量和数据长度,通过协调节点来决定所分配的GTS长度。仿真实验结果表明,改进后协议能提高信道利用率和网络吞吐量。

基于IEEE802.15.4的动态自适应占空比方案

在无线传感器网络中,IEEE802.15.4协议采用固定的占空比机制,而网络流量却是动态变化的,所以固定的占空比机制不适合于动态的网络流量.因此,本文提出了一种动态自适应占空比方案DSBA(Dynamic Superframeorder Beaconorder Adaption),该方案通过感知网络流量动态调整节点占空比,即对比当前节点所能处理的数据帧数量和下一周期将要收到的数据帧数量,动态调整占空比使之适合网络流量传输从而提高网络性能.仿真结果表明该方案不仅减少了能量消耗,也降低了丢包率和传输延迟.