事件驱动的无线多媒体传感器网络QoS通信协议

提出一种事件驱动的无线多媒体传感网QoS感知通信(EDQC)协议。首先,当监测到事件发生时,在满足事件监测质量的基础上,启动最少的视频节点进行数据采集,以减少冗余数据的产生。其次,在数据传输阶段,计算由前进距离、队列长度和剩余能量构成的复合权值,并选择权值最大的下一跳节点进行数据转发,从而避开拥塞区域、延长网络生存周期。仿真结果表明,EDQC协议能够较好的适应视频监测需求,同时减少通信拥塞、均衡节点能耗。

无线多媒体传感器网络视频流多路径路由算法

无线多媒体传感器网络中的视频流传输,需要提供多样QoS保障.提出一种基于改进蚁群算法多路径路由算法ACMRA(ant colony based multipath routing algorithm),以寻找具有多种优先级路径的路径集,并对重要性不同的视频数据进行相应路径的选择.通过优化网络链路上人工信息素的初始分布,改进后的蚁群算法具有更快的可行路径发现速度及收敛速度.多路径机制的引入提高了网络数据吞吐量与视频传输性能,同时可均衡网络资源,延长网络生命.实验结果表明,算法ACMRA在网络性能、视频传输性能与网络生命周期方面,较之其他路由算法具有明显优势.

基于移动sink的无线传感器网络数据采集方案

对无线传感器网络的数据采集问题进行了研究,提出了一种基于可移动sink节点的数据采集方案DCSR。DCSR包括2个阶段,第1个阶段根据传感器节点的分布情况确定一批采集点,第2个阶段使用量子遗传算法求解出经过采集点的最短回路。计算完之后,sink沿着这条回路运动,周期性进行数据采集。理论分析和仿真实验表明,DCSR的性能较好,采集的数据量也更多。

基于同态MAC的无线传感网安全数据融合方案

数据融合是缓解无线传感网资源瓶颈的重要方法之一,但在开放环境中易受数据机密性和完整性攻击。针对此问题,该文提出一种基于同态MAC的无线传感网安全数据融合方案SDA-HMAC。通过同态MAC技术进行融合数据的完整性检测,利用同态加密算法保证了融合数据的机密性,使用杂凑函数和时间参数t计算密钥的MAC保证了数据的新鲜性。实验仿真和理论分析表明,相比于其它方案,SDA-HMAC方案在传感网数据融合过程中能提供较好的数据机密性、完整性和新鲜性保护,具有较高的数据传输效率和融合精度,同时花费较少的计算量和通信量。

一种同时保障隐私性与完整性的无线传感器网络可恢复数据聚合方案

该文针对无线传感器网络(WSNs)数据聚合与安全目标之间的矛盾,基于隐私同态和聚合消息验证码技术提出一种同时保障数据隐私性与完整性的可恢复数据聚合方案。该方案支持由聚合结果恢复出各感知数据,从而一方面能够验证感知数据和聚合数据的完整性,另一方面能够对原始数据进行任意所需的处理,不受聚合函数类型的限制。安全分析表明该方案不仅支持数据隐私性、完整性,还能够抵抗未授权聚合攻击,聚合节点俘获攻击,且能够在一定范围内检测及定位恶意节点。性能分析表明,该方案相比其他算法在通信和计算开销方面具有显著优势。为了评估方案性能和可行性,基于Tiny OS给出了算法的原型实现。实验结果表明,该方案开销较低,对于资源受限的WSNs是高效可行的。

无线传感器网络多应用场景下的安全数据融合方案

针对无线传感器网络多应用场景下异构数据的安全融合问题,提出了一种轻量级的安全数据融合保护方案,该方案可同时保障数据的隐私性、完整性和新鲜性。首先,以当前融合轮数和节点预置密钥作为哈希函数的输入,为节点更新每个融合周期的密钥;其次,采用同态加密技术,使中间节点能够对密文直接执行融合操作;然后,采用同态消息认证码,使基站能够验证融合数据在传输过程中是否被篡改;进一步,对明文信息采用编码机制,以满足多应用场景下异构数据聚集的使用需求。理论分析和仿真结果表明,该算法具有较好的安全性、较低的通信开销和更高的融合精确度。

基于移动Agent的无线多媒体传感器网络QoS路由算法

无线多媒体传感器网络(WMSNs)的主要特点包括资源有限、时延敏感和数据冗余性高。此外,音视频数据流传输所需的带宽是多媒体传感器节点所能承受的最大传输带宽的几倍。上述因素使得WMSNs的QoS路由成为一个亟待解决的关键技术问题。鉴于此,首先通过基于等差数列的非均匀分簇算法对网络区域进行划分,然后在此网络拓扑上,提出一种基于移动Agent的WMSNs的QoS路由算法(MAQR)。MAQR由路由发现和数据传输两个阶段组成。在路由发现阶段,采用移动代理技术完成多路径路由发现。在数据传输阶段,采用多优先级多路径传输模型把数据流进行分类,并利用流量预测算法实现网络的负载均衡。最后,在NS-2平台上实现了MAQR,通过与同类算法进行仿真比较,发现MAQR较之同类算法能够明显地提高音视频传输的服务质量。此外,MAQR算法比同类算法的能耗更低。

无线可充电传感器网络的移动充电问题研究

能量问题一直是无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)研究的关键之一。WSN中节点能量由容量有限电池提供,当节点能量状态较低时需要及时进行更换以确保整个网络的有效性,在复杂网络环境下人为地进行电池更换难以实现。无线传输技术的出现有效解决了这一难题。因此采用携带高电容量的移动节点,通过无线传输的方式给普通节点进行能量补充的无线可充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Network,WRSN)成为当前研究的热点。用移动电池车携带可进行无线能量传输的高能量电池装置进入传感器网络中,通过达到某一项性能的最优制定对应的移动充电策略,对低能量的节点进行能量补充。进一步的研究发展可以根据实际的网络场景,在充分考虑各项约束的提前下提出综合的最优移动充电策略。

基于网络编码的无线传感器网络多径路由模型分析

网络编码技术应用于无线传感器网络时可增加网络吞吐量及可靠性,同时降低能耗,均衡网络负载,实现保密通信并提高网络安全性。多径路由具有稳定性强和资源利用率高的特点。基于此,研究无线传感器网络的3种多径路由模型:普通多径路由模型,基于网络编码的不相交多径路由模型以及基于网络编码的相交多径路由模型。利用理论推导出这3种模型的成功交付率和标准化冗余度计算公式,并对模型进行仿真及性能比较。结果表明,基于网络编码的相交多径路由模型可靠性高且能耗均衡,更适合应用于无线传感器网络。

无线传感网中基于DPAM-MD算法的恶意节点识别研究

随着无线传感器网络的不断发展,恶意节点对其安全造成了极大的威胁。传统的基于信誉阈值的模型无法准确的识别亚攻击性等恶意节点,而且会出现低识别率和高误判率等问题。为了解决这些问题,引入了基于DPAM-MD算法的新型恶意节点识别方法,在传统信誉阈值判断模型的基础上,通过结合曼哈顿度量和DPAM算法识别出亚攻击性节点。算法中提出一种新型的基于密度的聚类算法,并结合簇间和簇内距离均衡化的目标函数,将所有的节点进行分类。该算法可以提高聚类质量,有效缩短聚类时间,提高了恶意节点识别的效率。经仿真实验结果验证,改进后的算法对识别特征不明显的恶意节点效果十分显著。

无线传感器网络中组播路由协议分析

无线传感器网络由小型无线通信传感设备密集部署形成。组播是一种将数据包从源节点有效传递到一组目的节点的基本路由服务技术。组播协议中,源节点到目的节点的一些路径可由多个目的节点共享,所共享的路径越大,总带宽消耗越低。在分析无线传感器网络基本特征的基础上,对无线传感器网络中现有的组播路由协议进行了分类分析和比较,最后对无线传感器网络组播路由协议的未来发展趋势提出展望。

一种用于无线传感器网络三维定位的迭代估计方法

现有无线传感器网络三维定位算法大部分借鉴并基于相对成熟并且算法性能较好的二维定位算法原理,将其扩展至三维空间以实现节点定位,相比二维定位算法具有更好的定位精度。基于质心迭代估计的无线传感器网络二维定位算法通过对连通锚节点所围成平面的质心进行迭代计算,缩小了未知节点所在二维平面的范围,提高了节点的定位精度。基于此二维定位方法的原理,提出了一种用于无线传感器网络三维定位的迭代估计方法。首先,该算法计算当前连通锚节点所张成三维空间的质心坐标及其与未知节点间的接收信号强度;其次,以该质心节点为虚拟锚节点替代距离未知节点最远的连通锚节点,为未知节点自身的定位提供帮助。由于节点定位精度随着未知节点所处三维空间范围的缩小而不断提高,因此通过多次迭代后可以获得理想的定位精度。在3.50GHz电脑平台上模拟实际无线传感器网络环境,利用交互式数据语言对所提算法进行仿真,以验证算法的性能。仿真结果表明,所提算法与基于质心迭代估计的无线传感器网络二维定位算法相比,其定位精度可提高3%~6%;与三维质心定位算法相比,其定位精度可提高5%~23%。同时,所提算法具有较好的抗RSSI测量误差的能力,并通过多次迭代定位使得节点定位覆盖率可以达到99%以上,是一种适用于无线传感器网络三维定位的有效方法。

无线传感器网络数据融合低能耗睡眠调度算法

数据融合是解决无线传感器网络能量受限问题的关键技术之一。对节点状态的合理调度能够对数据融合过程的网络能耗进行优化。文中从传感器节点能量消耗模型着手,提出了一种适用于周期性数据融合的低能耗睡眠调度算法。该算法在分析影响网络能耗根本因素的基础上,采用时分复用方法,通过减少数据传输次数、降低网络融合时延,实现低能耗的数据融合。实验与仿真结果表明,该算法能够在各种融合树结构下有效降低网络能耗。

无线传感器网络时间同步机制研究

时间同步是无线传感器网络中一项重要的底层支撑技术,是实现节点的协同感知、通信、能量管理等网络功能的前提条件。针对无线传感器网络不同的应用需求,相继提出了不同种类的时间同步算法。归纳了无线传感器网络时间同步机制的分类方法,分析了每类典型的时间同步机制,最后总结了无线传感器网络时间同步机制的发展方向和未来的研究热点。

一种基于相交多径网络编码模型的无线传感网多径路由协议

将网络编码技术应用到无线传感器网络中以提高网络的传输效率是近年来国内外研究的一大热点,相交多径网络编码模型是一种具有高可靠性的基于网络编码的多径路由模型,而目前将相交多径网络编码模型应用在无线传感网的多径路由协议中的研究并不多。通过使用基于地理位置划分虚拟网格的方法设计了一种相交多径网络编码模型的路由协议BRGNC(Braided multipath Routing protocol based on Grid with Network Coding)。在路由过程中先根据网格的能量情况、链路质量、节点个数等因素选择下一跳网格,再通过网格内节点状态选择"最优的"转发节点集,从而降低了以往按照相交多径网络编码模型建立无线传感网的多径路由协议的难度。仿真实验结果表明,该协议具备较好的可靠性和能耗均衡性,在网络规模较大、链路状态较差的情况下也能够很好地保证数据的可靠传输。

无线传感网数据融合完整性保护方案研究进展

详细阐述了无线传感器网络数据融合完整性保护方案的研究现状、面临的安全挑战和需要解决的问题,将近年来完整性保护方案分别按照拓扑结构和融合方式进行分类,着重综述了多层数据融合中具有代表性的完整性保护方案的原理、特点和局限,并对各方案的性能进行分析和综合比较,最后提出基于数据完整性的传感器网络安全数据融合的研究方向,以期为相关领域的研究者提供有益参考。

基于椭圆曲线的无线多媒体传感器网络安全密钥预分配方案

随着物联网应用的兴起,将有越来越多的隐私信息通过多媒体传感器进行传输,因此,必须对多媒体传感器节点之间的通信加以保护,以达到隐私保护的目的。文中提出一种基于椭圆曲线的无线多媒体传感器网络的安全密钥预分配方案,它利用椭圆曲线上的不同基点作为种子密钥,并基于种子密钥进行倍点运算生成私钥环,该私钥环在节点部署之前被分配给每个传感器节点,通过选择合适的私钥环大小,两个相邻节点共享相同私钥的可能性高,其他不共享私钥的相邻节点亦可通过路径密钥经由中间节点实现安全通信,从而保障整个传感器网络的隐私通信安全。仿真结果表明,该方案具有较好的网络连通性和防御性。

一种针对无线传感网中黑洞攻击的检测与防御方法

无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)被广泛应用于军事、生产、医疗等各个方面,而当下的许多传感器网络都部署在恶劣、开放的环境中,存在各种各样的威胁。黑洞攻击是一种典型的路由攻击,在这种攻击中恶意节点声称自己是剩余能量多、能够一跳到达目的节点的节点或者声称自己就是目的节点,因此很多节点会把要发送的数据发给该恶意节点,而恶意节点吸引数据包后,并不将数据包转发而是丢弃,这就造成传输空洞。针对这种特性,文中提出了一种基于位置信息的诱捕检测算法BTCOLI(Blackhole Attack Detection Algorithm Based on Location Information),以实际不存在的目的节点为诱饵,找到黑洞节点,对其进行身份验证以及位置检测,从而剔除该恶意节点。同时,还提出了相应的防御方案:在网络中加入预共享对称密钥,并提供HMAC(Hash-based Message Authentication Code)消息验证机制,以防止恶意节点加入网络。最后通过搭建NS-2下的仿真平台,验证了该算法在检测率方面的优越性。

无线传感器网络安全数据融合研究

数据融合去除冗余信息,延长网络生命周期,有效地缓解了无线传感器网络资源瓶颈的问题。但是,无线传感器网络经常部署在开放的甚至敌对的环境中,使其安全问题非常突出,数据融合在具体实施过程中,极易受到安全攻击。因此,安全数据融合协议的设计成为无线传感器网络安全最为基本且重要的研究领域。文中分析了无线传感器网络数据融合面临的攻击种类和安全需求及挑战,着重比较了近年来该领域具有代表性的安全数据融合协议,指出了该领域今后的研究热点。

一种基于双密钥的无线传感网络动态密钥管理方案

针对无线传感网络节点的存储空间、能量等的限制,以及动态密钥管理的无身份认证的安全问题等,提出一种类似一次一密的双密钥管理方案。该方案增加了身份认证模块,以及新节点的认证机制。同时在更新动态密钥时引入盐值,这一特性又进一步增强了无线传感器网络的抗毁性能。最后分析了方案的存储量、连通性以及安全性:在超过6 000个节点的网络环境下,该方案单个节点的密钥存储量大幅降低,仅有E-G方案的一半左右;在连通性方面,E-G方案是基于概率的,一般为0.9,而该方案的连通率为1;在安全性方面,该方案降低了密钥环的数量,未捕获节点的密钥暴露概率比E-G方案低很多。