基于区块链的水下无线传感器网络恶意节点检测机制

水下无线传感器网络具有开放共享和自组织的特点,导致其面临各种各样的威胁和攻击。针对现有检测方法存在的不公平性和不可溯源等问题,提出一种基于区块链的恶意节点检测方法。该方法利用区块链存储网络的节点数据,使用智能合约检测网络中的恶意节点,通过共识算法保证数据的一致性。实验结果表明,该方法不仅可以检测网络中的恶意节点,还能保证检测过程的公平性和可溯源性。

信标节点链式部署的井下无线传感器网络定位算法

针对煤矿井下巷道狭长,信号多径效应明显,接收信号强度(RSSI)测距算法受井下环境影响大,定位精度低的情况,提出了一种信标节点链式部署结构下的动态RSSI测距算法,该算法以信标节点间的距离和他们间测量到的RSSI值为参考,计算巷道内实际环境下的路径衰落指数,以提高RSSI测距算法对环境的适应性。实验结果表明,在相同的实验环境下,该算法定位精度优于RSSI定位算法,能够满足井下人员定位的要求。

一种无线传感器网络链式传输分簇路由协议

由于周围环境对无线传感器网络(WSNs)的影响,在布设到特殊环境下时会产生信号的衰减与损耗,导致通信不畅。针对此问题,提出一种以LEACH路由协议为基础适应特殊环境(长直空间)的新型路由算法。本算法采用链式传输,即从内部逐一将信号传输给距空间最外端且距基站位置较近的簇头,克服了内部节点死亡过快的问题。同时簇内采用链式传输并且改进簇头阈值与成簇半径,减小了能量消耗,提高了稳定性,克服了LEACH算法的不足。

高效节能的链式分层无线传感器网络路由协议

提出了一种高效节能的链式分层无线传感器网络路由协议(ECR),阐述了协议的组织思想。本协议采用混合控制方式,有效结合中心控制方式和分布式算法的优势,产生两层链式簇结构;利用简单而高效的最大剩余能量原则选取父簇头,有效延长了网络第一个节点失效的时间和提高了网络能量利用率。通过与LEACH和PEGASIS两协议的仿真比较,论证了ECR协议的高效性。

基于多Sink的长链状无线传感器网络功率控制算法

长链状无线传感器网络常用于矿井、隧道等特殊场景,传统的无线传感器网络由于只有一个Sink,应用在长链状无线传感器网络中容易造成Sink周围区域出现"热区"现象,影响网络整体生存期,为了解决上述问题,降低长链状无线传感器网络的整体能耗,延长网络生存期,提出一种多Sink分布式功率控制算法,该算法引入多Sink的网络结构,同时采用非均匀成簇的思想,将多Sink网络结构和分簇的Voronoi scoping路由算法进行结合,为每个Sink分配最优的通信半径和发射功率,将各Sink作为簇头,对网络进行分簇,从而在保证网络覆盖率的前提下,优化网络拓扑,仿真结果表明,该算法在连通度、能耗有效性、分簇干扰和网络性能上具有优势,可以有效的降低网络整体能耗、延长网络生存期。

基于马尔可夫链的无线传感器网络分布式调度方法

能量效率是无线传感器网络(Wireless sensor network,WSN)研究中的核心问题之一.当节点采用电池供电时,有限的能量限制了网络的生存周期,从而对无线传感器网络的大规模应用提出了挑战.本文基于马尔可夫链,提出了一种实用的、协作分布式的调度方法,并从理论上证明了该方法的收敛性.该方法不仅可对节点的休眠/唤醒进行调度,还可以对节点数据发送进行调度以减少数据冲突的发生.仿真实验结果表明,该方法能够有效地减少节点能量的消耗,且对其他网络性能的影响较小.

链式无线传感器网络移动目标二元协同感知策略

对链式无线传感器网络中移动目标的感知是对运动目标跟踪定位的基础,如何在节点能量有限情况下准确感知移动目标是其主要技术之一。为此,提出了一种基于节点相邻步距间协作的二元协同感知策略。首先提出目标感知节点集求解算法和目标运动感知模型;其次,融合当前感知概率和历史感知经验,建立移动目标感知概率求解模式,并相应地提出了二元协同感知算法;以矿井巷道内的人员定位监测为工程仿真实例,进一步进行了二元协同感知策略、全节点感知策略与单节点感知策略的性能比较,结果表明,二元协同感知策略能有效解决单个感知策略易存在检测漏洞与全节点感知策略通信量大的缺点,提高移动目标的感知概率,延长了网络的生存寿命。最后,以建筑物楼道长廊中的人员定位监测作为实际环境测试平台,测试了二元协同感知策略的性能变化,其结果显示出实际环境测试结果与理论仿真值变化趋势基本相同,从而验证了二元协同感知策略的实际有效性。

无线传感器网络分布式单向链路检测算法

针对在存在单向链路的网络中如何检测单向链路和如何利用单向链路的问题，提出了3种分布式算法。这3种算法的基本思想是通过Beacon数据包交换一部分链路信息帮助发现单向链路。实验结果显示，使用提出的分布式链路检测算法可以将路由路径的平均长度减少37．8％～39．24％，路由层平均数据发送成功率提高23．82％。模拟实验表明，提出的分布式单向链路检测算法具有很好的可扩展性。

一种链式分簇的无线传感器网络路由协议

提出了一种高效节能的链式分簇路由(CCR)协议。CCR协议提出了一种新的高效的双向的链式数据聚合与传输方式,在全网分簇的基础上在簇内使用此传输方式。簇头间通过路由树将采集到的数据发送到指定的唯一与基站通信的根簇头节点。仿真实验证明:CCR协议与LEACH[1]和PEGASIS[2]2种早期的路由协议相比,其网络寿命分别提高了400%和200%。

基于无线传感器网络的链式路由改进算法

链式路由协议(CRET)在建链阶段两次使用贪婪法选择节点以确保成链最短,但会引起多个节点发送的数据在同一节点集中处理,导致节点的能量过早耗尽,影响网络的使用寿命。针上述问题,提出一种链式路由改进算法。在建链阶段考虑节点间的平均距离和节点密度2个因素,选择加入位置以减少长链的产生。在链首选取阶段根据能量阈值、节点与基站的距离选取链首,并根据链首动态调整主链以达到均衡节点能量、减少通信开销的目的。实验结果表明,该算法在节点的生命周期、网络使用寿命等方面的性能优于CRET算法,同时当网络规模增大时具有更好的适应性。

无线传感器网络中的高效链式成簇算法

在PEGASIS协议的基础上,针对以上PEGASIS协议的不足提出了ECBP算法。ECBP算法改变了在构链的过程中链上下一个节点的选取方式,在链头的轮换中考虑了节点的剩余能量和节点到基站的距离因素,通过仿真表明,ECBP算法比PEGASIS在延长网络生存时间和平衡节点的能耗方面有更好的性能。

无线传感器网络课程教学方法探索

针对学生在无线传感器网络学习过程中存在的困难,探索一种易于学生接受并能快速指导实践的教学方法。文章采用将小型开发板带入课堂,理论和实践无时间差结合的项目式教学法,让学生在实践-理论-再实践的过程中逐步掌握艰深的理论知识。同时,结合物联网仿真平台及云平台,模拟数据采集及上传并下发控制指令的物联网工作过程,让学生对整个物联网体系有较为清晰的认知,并明确该课程在整个物联网体系中的重要作用。另外,采用分组式教学,学生的综合成绩是根据小组共同得分及个人表现得分加权计算获得,该方式可以调动同学之间互帮互助、共同监督、共同促进的良好学习风气,并且小组讨论、相互教并快速实践的学习方式有助于学习内容的及时内化吸收和记忆。

基于证据理论的无线传感器网络链式路由算法

目前存在的许多链式路由算法在链首选举时仅考虑了节点剩余能量,基于Pegasis的节能协议(energy-efficient Pegasis-based protocol,EEPB)算法虽然综合考虑了节点剩余能量与节点到基站的距离两方面因素,但简单地将这两方面因素加权的综合考虑并未完全消除两种因素判决结果的不一致性.基于此,提出一种基于证据理论的链式路由算法(chain routing algorithm based on evidence theory,CRET).首先,在链首选举时利用D-S证据理论,选用节点剩余能量和节点到基站的距离两个评价指标来确定节点是否能成为链首节点,分别建立隶属度函数,进而求得基本概率分配值,再利用D-S证据理论合成法则将两个评价指标进行融合判决.其次,为了避免长链的产生,CRET算法在建链阶段考虑了已经加入链的节点,并且所有节点都是与距离自己最近的节点相连成链.仿真结果表明,CRET算法在平衡节点能耗和延长网络寿命方面比EEPB算法具有更加优越的性能.

无线传感器网络链路通信质量测量研究

首先分析了传统链路测量方法所存在的问题,提出了均值RSSI(接收信号强度显示)、均值LQI(链路质量显示)测量法,通过测量及计算RSSI、LQI的均值,可以较为准确地获得链路通信质量信息;其次构建了发送功率改变、硬件校准改变、周围环境改变和并发干扰等实验案例,分析了均值RSSI、均值LQI在上述案例下的测量性能,定义了链路测量灵敏度,计算了均值RSSI、均值LQI的灵敏度值,对RSSI及LQI用于链路通信质量测量和性能评估做出了全面的权衡。

无线传感器网络的链路分析与建模

无线传感器网络的链路通信质量对上层协议及定位算法有重要影响.在网络仿真软件中,对信道和链路的过分简化会影响协议或算法的可靠性.本文通过在伯克利Mica2 Motes[1]上的大量实验,分析了无线链路的各种非理想特性,包括时空特性、不规则连接单元和链路不对称性等.通过解析和实验分析相结合的方法对信道和链路质量进行了建模,该模型可以应用于改善仿真工具中的物理层和链路层模型,帮助我们更好地理解上层协议的性能.

无线传感器网络嵌入式网关的设计与实现

提出一种无线传感器网络嵌入式网关的设计方案和无线传感器网络数据管理与查询模式。该网关以AT91ARM9200作为核心芯片,并以GoAheadWebServer作为嵌入式Web服务器,以Sqlite作为嵌入式数据库,应用CGI实现嵌入式Web服务器和用户浏览器之间的动态页面交互,应用C语言程序实现串口数据的接收与分析处理。具有数据采集实时性高、运行速度快、安全可靠等特点,可有效进行传感器网络数据管理与存储,实现用户对传感器网络数据的远程查询和监视功能。

无线传感器网络中基于散列链的随机密钥预分发方案

密钥管理是无线传感器网络安全机制和服务的基石,随机密钥预分发是当前最有效的密钥管理机制,但目前的随机密钥预分发方案存在一个潜在的挑战:无法同时获取理想的网络安全连通性和网络抗毁性.文中提出了一种基于散列链的随机密钥预分发方案,通过有效调节散列链长度、公共辅助节点数、散列链数量等参数,节点仅需预分发数量较少的密钥信息,就能够以较高的概率建立对偶密钥.而且,即使存在大量的受损节点仍能保持较强的网络抗毁性.理论分析和模拟实验证明了所提出方案的有效性和安全性.

基于无线传感器网络的嵌入式温室监控系统

针对传统温室监控系统成本高、移动性差的问题,设计了基于无线传感器网络的嵌入式温室监控系统。介绍了系统的整体结构,分别以S3C2410和MSP430F149为核心设计了汇聚节点与子节点的结构组成,实现了系统的硬件基础。在此基础上,又提出了一套适用于该系统的无线网络通信协议,规定了无线通信的数据传输格式。同时,还规划了汇聚节点的工作流程。最后通过采用休眠-唤醒模式,使节点的寿命得到了显著提高。WSN的引入精简了通信线路铺设,缩短了工程建设周期,方便了系统维护与扩展,并对提高温室管理水平和国家发展农业自动化具有重要意义。

无线传感器网络中联合路由优化的高能效链路调度

链路调度技术是提高无线传感器网络数据传输可靠性的重要途径.传统的链路调度算法主要关注如何寻找无干扰传输条件下的最小调度帧,而忽视路径选择对链路调度的影响,会导致部分链路的干扰集过大,降低了时隙复用性.针对这一难题,系统分析了链路调度与路径选择及网络能耗的关系,提出联合路径优化的高能效链路调度模型.为加快求解速度,首先通过变量删减及模型转化,提出基于整数规划的最优路由树构建算法;进一步,根据整数规划求解的路由树与链路需求,提出基于最大干扰度优先的启发式链路调度算法.大量仿真实验验证了本文算法的有效性.

无感知分组丢失下的无线传感器网络链路质量评估模型

针对现有链路质量评估方法没有考虑到不完整分组对链路产生的影响,将无线传感器网络的链路分组丢失分为感知分组丢失和无感知分组丢失,分析了无感知分组丢失产生的原因,在对无感知分组丢失进行度量的基础上,提出一种无感知分组丢失下的链路质量评估模型。该模型采用卡尔曼滤波对获取的CCI进行降噪处理,基于Cubic模型、最小二乘法拟合出CCI与无感知分组丢失率的关系模型。实验结果表明,无感知分组丢失下的链路质量评估模型是合理的,通过该模型求得的无感知分组丢失率与实测值接近。