认知无线传感器网络中基于流量的多路径路由

人们对无线传感器网络多路径路由问题的讨论很多,但从流量分配的角度来讨论路由问题相对较少。主要讨论无线传感器网络通过认知无线电租赁有限的频谱资源,从网络流量分配的角度,利用微分博弈模型来解决无线传感器网络多路径路由问题,同时也考虑了多路径路由的稳定性及经济效益问题。通过求微分博弈反馈纳什均衡的解对n条路径进行了动态流量分配,给出了可以提高认知无线传感器网络有效性、稳定性、可靠性及经济效益的多路径路由算法。

基于合作微分博弈的无线传感器网络频谱分配

在认知无线电网络中,频谱的二次使用既有竞争又有合作,且无线电频率环境是随时间变化的。为了实现无线传感器网络实时的二次频谱使用,引入了认知无线传感器网络。根据地理位置、频谱的利用程度、频率范围和发射功率水平,将认知无线传感器网络可分为许多联盟,不同联盟之间存在着竞争,在同一联盟中也存在竞争与合作。通过一个基于合作微分博弈的模型来解决这种合作和竞争的动态频谱分配问题,并给出了反馈纳什均衡解。此认知无线传感器网络合作微分博弈动态频谱分配模型是公平的,且提高了时变无线电环境下认知无线传感器网络的频谱管理效率。

无线认知传感器网络的研究

在无线传感器网络中引入认知无线电技术,构成无线认知传感器网络,可以减少ISM频段干扰,提高数据传输率。对无线认知传感器网络的研究目前已成为一个新的研究领域。介绍了无线认知传感器网络的概念,从无线认知传感器网络的节点、频谱感知、频谱决策、频谱共享、频谱迁移、网络层、传输层、应用层等方面综述了现有的研究成果,讨论了目前存在的问题和需要进一步研究的方向。

认知无线电在矿井无线传感器网络系统中的应用

为了有效地实现矿井环境监测,将认知无线电(CR)技术和无线传感器网络(WSNs)技术相结合,提出了CR-WSNs新概念。分析了煤矿井下特殊的工作环境,介绍了适用于矿井的CR-WSNs监测系统结构、节点的硬件组成和CR-WSNs模块间的通信,给出了简单的性能测试方案。实际测试结果表明:CR-WSNs比普通WSNs具有更强的抗干扰性能。

认知无线传感器网络新型SVM频谱感知策略

阐述了基于认知无线传感器网络背景运用支持向量机的可行性。针对低信噪比噪声复杂性高的无线环境,单一的识别方法难以获得相对准确的结果。基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)对传统SVM频谱感知算法进行了优化,采用多个分类器集成降低识别错误和增强识别鲁棒性。采用最小二乘法将线性不等式约束转化为线性约束得到最优超平面来分割主信号和噪声干扰,对主用户状态进行决策,最后与传统能量检测算法比较性能。仿真结果表明,基于SVM频谱感知性能更接近理论值,比能量检测更为可靠与准确,错误率为1.6%,在低SNR下检测概率比能量检测高出18%,具有更优的检测性能与鲁棒性。

认知无线传感器网络中能耗有效的协作频谱感测算法

提出了一种新的认知无线传感器网络中能耗有效的协作频谱感测算法。首先,为了降低分布式传感节点的能耗,假定传感节点的瞬时信噪比和平均信噪比已知,分析频谱感测节点的能耗与最优检测门限值之间的数学模型。然后,结合感测节点选择和判决门限设定理论,研究基于判决节点选择的有效协作频谱感测方案。理论分析和仿真结果表明,算法有效地降低了认知传感器网络的节点总能耗,提高了能耗效率。

认知无线电传感器网络自适应接入控制策略

针对当前认知无线传感器网络接入控制策略能量消耗过大及难以适应服务要求的问题,提出一种认知自适应接入控制策略。首先建立接入控制策略模型,利用代表节点降低感知能量消耗和报告开销。然后提出关于感知模型选择及工作周期调整的自适应方法来提高感知效率,深入分析其对系统吞吐量及帧递送率带来的影响。最后仿真结果表明,在达到相同检测目标情况下,提出的自适应接入控制策略所需通信开销较传统策略更少,有效降低了能量消耗,吞吐量较传统方法有了较大提高,在回避主用户情况下服务质量受到的损失更小。

认知无线电传感器网络CSMA协议中主用户和次用户的性能分析

针对认知无线电传感器网络(CRSN)中物理层特性高度可变带来的性能不确定性,在CRSN中定义了两种基础性能指标(带宽和时延),并分析了基于载波侦听多路访问(CSMA)的介质访问控制协议的性能。首先,在给定的主用户(PU)业务模型下利用CSMA算法估计单个次级用户(SU)的潜在带宽;然后,推导在不同业务信道同时传输多个SU的聚合带宽;最后,利用优先级队列模型M/G/C估计介质访问中的时延。性能分析表明,通过使用分布式信道协作结合CSMA的并发传输,聚合带宽可增加5倍,利用不同业务信道同时传输明显降低了分组时延。

认知无线电传感器网络中能量有效的感知策略

将认知无线电技术引入无线传感器网络(WSN),可以使传感器节点在不影响主用户正常通信的前提下,利用频谱空穴来满足自身的通信需求。虽然切换到合适的信道能够降低传输能耗,但是感知过程不可避免的带来一定的额外能耗,因此如何对频谱进行感知来降低节点的总能耗是一个至关重要的问题。在基于离散马尔可夫链的信道占用模型基础上,根据信道状态的n步转移概率,提出了一种由当前感知结果来决定下一次感知时刻的感知策略。仿真结果表明,相对传统无感知过程的WSN以及先感知后传输的策略,有效地降低了能耗。

认知无线传感器网络频谱分配的一种改进方法

为有效地分配和使用空闲频谱,提升认知无线传感器网络的频谱利用率,需要设计高效的频谱分配算法。针对认知无线传感器网络的频谱分配问题,提出了一种频谱分配的改进方法,设计了新的混沌动态克隆进化算法,建立了图论着色模型,推导了相应的适应度函数。设计了新的混沌算子、自适应算子和克隆算子以加快算法的收敛速度。通过仿真,将混沌动态克隆进化算法与模拟退火算法、蚁群算法进行对比。仿真结果显示,相比蚁群算法与模拟退火算法,混沌动态克隆进化算法能够有效地提高全局搜索能力,频谱分配的网络效益值和系统的吞吐量有较明显的提高。

认知无线电传感器网络在食品生产中的应用

无线传感器网络被广泛地应用于食品安全生产和检测中,传感器信息准确地捕捉是此类系统的关键。利用认知无线电技术能有效解决在食品安全生产和监测系统中基于RFID技术的无线传感器网络信号干扰和信道拥堵的问题,并通过MATLAB的仿真结果证明所建立系统模型的合理性。

适用于认知无线传感器网络的高效频谱分配方法

广泛工作在ISM(Industrial,Scientific and Medical)频段的无线传感器网络面临严重的频谱稀缺问题。在无线通信中,动态频谱分配被认为是提高频谱效能的重要途径。针对典型集中式管理的认知无线传感器网络设计了基于图着色结合负载强度的高效频谱分配算法。首先在协议干扰模型下确保频谱资源在空间上充分利用,随后综合考虑节点负载强度与公平性建立优化模型并按照乘子法加拟牛顿法框架求解最优值。仿真实验表明算法与固定频谱分配方式和传统自适应频谱分配算法相比,在系统吞吐量和节点缓冲区队列长度两个关键性能指标上具有显著优势。

认知无线传感器网络中基于稳定性的能效路由协议

在认知传感器节点构建无线传感器网络的过程中,为了降低节点的能量消耗和提高数据的传输能力,提出一种基于稳定性的能效路由协议。该协议引入了稳定性因子,通过采用授权用户占用信道模型建模,并不断调整稳定性因子来研究路径选择与系统能量消耗的关系,找出一种受主用户影响最小的合理路径选择方案,减少链路失效的次数,提高数据传输能力,且保证较小的能量消耗,从而有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。模拟的结果与理论分析结果一致,且表明所提出的协议在能量消耗和数据传输能力方面都具有更好的表现。

一种对抗无线认知传感器网络攻击的分布式防护研究

该文提出了在无线认知传感器网络(WCSN)中不采用任何防护措施的情况下,网络极易受到流量注入攻击的问题,通过对无线认知传感器网络(WCSN)中流量注入攻击方式的研究,提出了一种分布式防护方案,并对方案进行了详细分析。

基于认知的无线传感器网络抗干扰路由算法

针对无线传感器网络受Wi-Fi等异构系统干扰日益严重的问题,在引入基于簇的动态多信道组网策略的基础上,综合考虑频谱受干扰程度、信道切换代价、节点剩余能量等因素,提出了一种认知频谱干扰的能量有效的路由(CSIEE)算法。仿真结果表明,该路由与EEPA,AODV,AODV-EA路由相比,有效地节约了传感器节点能量,延长了网络生命周期。

无线认知传感器网络数据伪造攻击博弈研究

博弈论是无线认知传感器网络的重要分析工具。数据伪造攻击是无线认知传感器网络协同频谱感知面临的一种安全威胁,即恶意用户通过向其他用户发送伪造的频谱感知数据,导致汇聚节点做出错误的频谱分配决策。文章列举了无线认知传感器网络数据伪造攻击可能存在的几种场景,给出了协同频谱感知中存在两个次用户的博弈模型,定义了数据伪造攻击中的博弈元素,分析了数据伪造攻击博弈中的贝叶斯均衡,最后给出了数值结果和最优策略。

无线认知传感器网络研究

无线认知传感器网络(WCSN)可以定义为无线认知传感器节点的分布式网络,它感知事件信号,机会地使用频谱空洞,并采用多跳方式,完成信息的动态协同通信,最终满足各种应用需求。文章分析了无线认知传感器网络(WCSN)的基本概念和优势,给出了无线认知传感器网络节点硬件结构,研究了Ad Hoc式、分簇式、异构分级式和移动式四种无线认知传感器网络拓扑结构,列举了无线认知传感器网络的应用领域。

无线认知传感器网络主用户模拟攻击博弈研究

博弈论是无线认知传感器网络的重要分析工具,而主用户模仿(PUE)攻击是无线认知传感器网络面临的一种严重威胁。在这种攻击中,攻击者冒充主用户,发送干扰信号将次用户吓跑。如果存在多个可供选择的信道,则次用户需要决定使用哪条信道,而攻击者需要决定堵塞哪条信道,这样就形成了一种博弈。文章分析了两种对抗PUE攻击的方法,描述了两个玩家参与的战略式博弈,研究了针对无线认知传感器网络中排队动态特性的全网博弈。

一种基于认知无线电的无线传感器网络邻点搜索算法

为了提高无线传感器网络中节点在多个频点工作环境下的搜索效率,提出了一种基于认知无线电技术的节点搜索算法。在分析了影响节点成功搜索的各个因素并映射这些因素到算法中相应参数的基础上,通过多种方法建立了各参数之间的联系并得出了在一定使用情况下的最优配置。算法既汲取了认知无线电中对频点利用率高、抗干扰能力强和安全性好等优点,还克服了其相对于定频通信在节点搜索能力方面的不足。

认知无线传感器网络的广播策略研究

认知无线传感器网络的广播及其可靠传播问题引起了许多研究者的关注。广播是网络的重要功能,广播策略的性能会影响认知无线传感器网络的数据传输;提高广播重传的效率、解决重传冲突问题是保障广播有效性的手段。首先通过分析主用户的行为,设计了基于主用户行为的广播策略。然后,针对广播重传以及冲突问题,设计了基于潜博弈的重传策略。最后,在仿真平台上实现这两种策略,并与现有的策略进行对比,评估本研究策略的性能。