检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：徐栋梁重庆邮电大学

学位级别：硕士

由于移动无线传感器网络通常都是处于动态的网络环境,以及网络中存在节点移动、新节点加入、节点失效、节点退出等因素,使得网络拓扑通常都是处于动态变化之中,而动态变化的网络拓扑会导致部分节点间通信链路频繁的中断与建立,这种情形... 详细信息

由于移动无线传感器网络通常都是处于动态的网络环境,以及网络中存在节点移动、新节点加入、节点失效、节点退出等因素,使得网络拓扑通常都是处于动态变化之中,而动态变化的网络拓扑会导致部分节点间通信链路频繁的中断与建立,这种情形不仅会增大通信开销,也会加速节点的能量消耗。因此,如何有效地维护网络拓扑结构是移动无线传感器网络近年来研究的热点。本文首先概述了课题的研究背景与意义,简要介绍了移动无线传感器网络的概念、特点、应用等,并对当前的移动无线传感网络拓扑维护算法进行了分类,详细分析了其中一些典型算法。然后,本文对NAPC算法原理及存在的问题进行深入研究,提出了基于功率自适应的拓扑维护算法(Power Adaptive based Topology Maintenance Algorithm,PATMA)。该算法主要包含以下三个机制:基于节点能耗模型的中继节点选择机制,该机制利用节点能耗模型,用节点间发送单位比特数据包所消耗的能量大小关系作为选择中继节点的条件,以改善网络整体节能效果。功率自适应调整预判机制,该机制首先查看转发集中是否存在备用节点,若存在,则直接替换原中继节点;反之,则启动预判过程,节点根据预判结果自适应调整发射功率的大小;基于事件触发的维护机制,该机制将引起拓扑变化的因素进行分类,然后设置Join事件和Break事件,网络中的节点检测到的事件触发相应的维护策略。仿真结果表明,与NAPC算法和XTC算法相比,PATMA算法在节点平均发射功率、丢包率、链路平均修复时间以及网络中存活的节点数等性能指标方面具有显著改善。接着,本文对分簇算法和拓扑维护算法的一般步骤进行分析和比较,分析了FDRC算法存在的问题,并提出了基于加权分簇的拓扑维护算法(Weighted Clustering based Topology Maintenance Algorithm,WCTMA)。该算法的核心思想是基于节点的移动性和剩余能量计算节点权重值,根据节点权重值的大小对网络进行分簇,并设计了用于拓扑维护的控制消息,节点根据彼此间控制消息是否正常接收判断网络拓扑是否变化,并根据节点移动、新节点加入网络等引起拓扑发生变化的不同因素,具体设计了簇内拓扑维护策略和簇间拓扑维护策略。仿真结果表明,与FDRC算法相比WCTMA算法在节点平均剩余能量、分组投递成功率以及网络生命周期等性能指标方面具有显著改善。最后,对全文的工作进行了总结,并指出了移动无线传感器网络拓扑维护算法未来的研究方向。

关键词：移动无线传感器网络能耗模型拓扑维护功率自适应加权分簇

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移动无线传感器网络MAC协议及跨层优化研究

移动无线传感器网络MAC协议及跨层优化研究

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作者：曹一明安徽农业大学

学位级别：硕士

随着硬件技术和无线网络通信技术的发展,无线传感器网络已经获得了空前的关注,诸如军事入侵、生态环境、智能农业、物流商品监测等领域中已经得到了广泛的应用,并被寄予更广阔的发展期望。在海洋洋流、河流水域、野生动物群落、大气气... 详细信息

随着硬件技术和无线网络通信技术的发展,无线传感器网络已经获得了空前的关注,诸如军事入侵、生态环境、智能农业、物流商品监测等领域中已经得到了广泛的应用,并被寄予更广阔的发展期望。在海洋洋流、河流水域、野生动物群落、大气气流等监测应用中,无线传感器网络节点都会处于移动状态,这就要求无线传感器网络技术能具备一定的节点移动性适应特质。而传统的无线传感网中节点一般处于静止状态,且传统技术对节点可移动情况的适应性较差。因此,对移动无线传感器网络技术的研究是非常重要且紧迫的。协议部分一直是无线传感器网络的研究热门与难点。其中MAC协议具有分配节点的无线信道使用权与控制节点物理层状态的功能,更是与网络的QoS性能密切相关,对于网络整体性能至关重要。同时,各层间独立的横向研究已经不能满足日益提升的传感器技术与应用需求,跨层优化设计也越来越被重视,通过不同层之间信息的灵活交互对网络整体性能的提升有着重大作用,最终使得网络无线传感器网络能为应用更好的进行服务。因此,本文做了如下研究:1、本文建立了概率分析模型,对传统的MAC协议机制——包括802.11 DCF(无睡眠)机制、睡眠机制、自适应侦听机制以及不同的dutyCycle值对网络时延和稳定性的影响做了深入的分析,提出了相关分析结论:在无睡眠模式中,网络时延和稳定性很好,并且与竞争窗口直接关系;睡眠模式的引入大大降低了时延和稳定性性能,自适应侦听机制针弥补了睡眠的不足,提高了网络时延和稳定性表现。进一步通过调整dutyCycle值能够有效的控制网络时延和稳定性。最后,对仿真结果进行分析得到的结论与概率模型分析得到的推论保持一致。2、论文提出了一种移动无线传感网基于负载推测的流量自适应MAC协议——LSTAP,其包括了两部分:基于负载推测的竞争窗口自适应机制(LSCA)和基于跳数区分的自适应占空比截断机制(HDAI)。LSCA提出了一种截断连续控制指数叠加退避算法,通过将网络区分为冲突频发态和冲突非频发态来区分对竞争窗口的调整策略,并通过一个连续控制指数在面对网络负载发生变化时协议在这两种状态间的灵活转换。通过仿真分析,证实了LSCA机制比固定竞争窗口和二进制指数退避算法在时延、碰撞率、吞吐量和能量有效性方面的优势。HDAI机制通过网络中节点距Sink的跳数和邻居节点个数来维持一个AIT值,用这个值来控制何时提前截断网络的工作状态;并在节点移动导致节点周围网络状况发生改变时及时调整AIT来保证节点处于最佳工作状态。通过仿真分析证实了虽然该协议时延和吞吐量性能比SMAC略微降低,但是大大的提高了网络的能量有效性。最后,将LSTAP和SMAC协议进行仿真分析对比,仿真结果表明LSTAP确实在时延、吞吐量和能量有效性方面要优于SMAC。3、论文提出了一种面向移动无线传感网的按需路由协议ORPB。相比AODV协议,ORPB协议利用相同的路由发现过程,不仅建立了一条主要路径,并且还通过策略计算选取了一个跳数小且独立性高的备份路由作为冗余,以保证在主要路由条目失效时,备份路由能够有效的承担数据传输工作。并通过所有能利用的路由控制信息来实时维护保障主要和备份路由保持在最佳状态。仿真分析表明,ORPB在路由开销、时延、分组投递率和能量有效性上比AODV所有提高。其次,本文通过对根据跨层优化方法的分析,针对移动无线传感网的特点,提出了一个跨层优化的移动无线传感网按需路由协议RA-ORPB。在ORPB协议原理上,通过物理层、MAC层和网络层对RSSI信息的跨层交互,使得节点能够掌握邻居节点的移动趋势,从而利用RSSI值得辅助来选取可靠性最高路由条目最为主要路由和备份路由。仿真结果表明,RA-ORPB确实在路由开销、时延、分组投递率以及能量有效性上要优于ORPB,跨层优化是确实有效的。

关键词：移动无线传感器网络 MAC协议路由协议跨层优化 QoS性能仿真分析

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移动无线传感器网络中数据聚集的研究

移动无线传感器网络中数据聚集的研究

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作者：朱珺青黑龙江大学

学位级别：硕士

移动无线传感器网络具有广泛的应用。例如,把传感器节点固定在汽车上,来监测城市的路面情况,汽车携带的节点构成了移动传感器网络。节点通过汽车的震动情况获得路面平坦信息,将各自获得的数据求一个平均值,该平均值即为数据聚集值,然后... 详细信息

移动无线传感器网络具有广泛的应用。例如,把传感器节点固定在汽车上,来监测城市的路面情况,汽车携带的节点构成了移动传感器网络。节点通过汽车的震动情况获得路面平坦信息,将各自获得的数据求一个平均值,该平均值即为数据聚集值,然后,将该值返回给基站,基站通过该值判断路段的平坦情况,确定是否需要修补路面。由于移动传感器网络的拓扑结构时时发生变化,并且传感器节点本身的计算能力、存储空间、通信带宽都有限,这使得移动无线传感器网络中的数据聚集面临重大的挑战。目前,移动无线传感器网络中基于不同移动模型的数据聚集学术界还没有考虑。基于以上原因,本文做了以下工作: （1）本文提出了随机移动模型下的数据聚集算法--DARMSN,该算法采用分簇的思想,簇头节点聚集信息,再通过预测和角度转发的机制向sink节点转发数据,在转发过程中同样可将接收数据与本地数据进行聚集,以降低网络通信量及聚集延迟。在模拟实验中,本文算法DARMSN与目前最好的移动传感器网络数据收集算法进行了比较,验证了DARMSN的通信量小、延迟小,聚集结果准确性最高。（2）本文提出了两种基于组移动模型的数据聚集算法:DAG-C,DAG-P。两种算法在转发策略上有所不同,DAG-C是基于传染方法将聚集结果转发出去,DAG-P是基于传输概率的方法。在模拟实验部分,分析了DAG-C和DAG-P算法的优缺点。同时,两种方法与组移动模型下的数据收集算法sidewinder进行了比较,结果表明,本文算法能达到更高的聚集准确性,且更省能量,延迟更小。（3）本文通过大量实验分析,得出结论:不同移动模型下的数据处理需要采用不同的协议。

关键词：移动无线传感器网络移动模型数据聚集分簇

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移动无线传感器网络中恶意软件的传播模型及防御策略研究

移动无线传感器网络中恶意软件的传播模型及防御策略研究

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作者：何早波陕西师范大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)被广泛应用于各种领域,如智能家居、环境监测及边境保护等商业和军事领域中。但由于传感器节点本身的资源有限,如电池电量、存储容量等,加之传感器网络使用无线链路进行数据传输,从而很... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)被广泛应用于各种领域,如智能家居、环境监测及边境保护等商业和军事领域中。但由于传感器节点本身的资源有限,如电池电量、存储容量等,加之传感器网络使用无线链路进行数据传输,从而很难构建复杂的安全防护机制,因此其安全问题备受关注。移动无线传感器网络(Mobile Wireless Sensor Networks, MWSNs)中的节点除了具有传统静态传感器网络中节点所具有的感知、计算、存储和通信能力外,还具有一定的移动特性。由于节点的动态移动,节点间的拓扑结构也随时间而改变。因此其安全问题面临更多的挑战。当前针对移动无线传感器网络的攻击行为复杂多样,恶意软件便是一种能快速传播并引起严重危害的攻击形式。恶意软件在节点的相互通信中得以传播,一旦恶意软件注入到传感器节点中,其损耗节点的电池电量,阻塞通信信道,甚至破坏数据的完整性。因此,建立数学模型来模拟恶意软件在移动无线传感网中传播的动力学行为便显得尤为重要。通过安装安全补丁是对恶意软件进行反击的有效方式之一。一方面通过修复可能被恶意软件利用的漏洞来免疫易感染节点；另一方面通过清除已经被恶意软件感染的节点中的恶意软件使得感染节点重新正常工作。然而,持续性地给节点安装免疫包以及高强度的恶意软件查杀将很大程度上占用有限的通信信道,消耗节点的电池电量,这将加大通信延迟及缩短网络的生命周期。因此寻找优化的恶意软件防御策略成为一个关键的问题,使得不但能够有效地控制恶意软件的扩散传播又使得安全措施的成本最小。针对上述两个问题,本文的研究工作可概括为如下两个方面：a)通过数学建模的方法来模拟恶意软件在移动传感器网络中传播的动力学性态；b)提出优化的防御策略来遏止恶意软件的扩散传播。相比于以前的研究工作,本文的创新点及贡献主要体现在以下几个方面： (1)基于传染病学理论及反应扩散方程模型,本文建立了模拟恶意软件传播的时空动力学模型。基于此模型,本文主要探讨了a)移动无线传感器网络参数,如节点通信半径、数据包发包率及移动速度对恶意软件传播行为的影响；b)通过分析反应扩散系统平衡点的存在性及其稳定性,本文得到了恶意软件持续传播或是消亡的阈值；c)基于该时空动力学模型所预测出的特定时间下的感染节点的空间分布,本文提出了针对空间地理位置上的目标恶意软件清除策略。据当前所掌握的资料显示,在预测恶意软件的空间分布及相应的目标防御策略上,本文的工作是唯一的。 (2)基于传染病学理论及脉冲微分方程模型,本文提出了针对恶意软件防御的脉冲免疫策略。基于此模型,本文推导了遏止恶意软件进一步扩散传播的最大免疫间隔时间。相比于传统的连续免疫策略,本文所提出的脉冲免疫策略以较低的免疫频率使得恶意软件趋于消亡,从而降低了安全措施的成本。所得到的最大免疫间隔对实施防御措施提供了参考。 (3)考虑到节点的移动特性,根据传染病学理论本文建立了恶意软件传播的动力学模型,基于此模型提出了以易感节点免疫比例与感染节点恢复比例作为优化控制变量的优化目标函数,使得在任意终止时刻被感染的节点数量最少并且实施安全措施成本最小。通过分析平衡点的稳定性,本文得到了恶意软件传播与否的阈值。运用庞德里亚金(Pontryagin)极大值原理得到了免疫比例与恢复比例的优化控制变量对。此模型对于建立遏制恶意软件在移动无线传感器网络中扩散传播的安全策略具有指导意义。

关键词：移动无线传感器网络恶意软件传播反应扩散系统脉冲免疫策略庞特里亚金极大值原理优化控制变量

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移动无线传感器网络自定位算法研究

移动无线传感器网络自定位算法研究

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作者：余刚太原科技大学

学位级别：硕士

作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络有着广泛的应用前景,而众多的应用都是基于节点位置信息的,节点定位技术已成为传感器网络的支撑技术之一。因此,节点定位技术的研究对无线传感器网络具有重要的理论意义和应用价值。Mon... 详细信息

作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络有着广泛的应用前景,而众多的应用都是基于节点位置信息的,节点定位技术已成为传感器网络的支撑技术之一。因此,节点定位技术的研究对无线传感器网络具有重要的理论意义和应用价值。 Monte Carlo算法最早应用于机器人定位领域,能够利用目标的移动性提高算法精度,同时能降低网络定位成本,是一种实现移动节点定位的有效工具。本文主要研究基于Monte Carlo算法的无线传感器网络节点自定位算法。在对典型定位系统进行研究分析的基础上,提出了两种基于Monte Carlo算法的移动节点定位算法:关联精确定位算法(RAMCL)和Monte Carlo精确样本空间定位算法(MCAB)。这两种算法均利用邻居节点间的通讯约束关系构建样本空间,从而提高算法的定位精度。RAMCL算法主要针对矿井下工作人员的定位,通过分析人的移动特性,使用牛顿插值公式实现节点的位置及运动方向预测,协助构建高效的样本空间,提高样本点的提取效率,从而优化移动节点位置选取模型。本文提出的MCAB算法则适用于开阔空间的移动节点定位。MCAB算法利用RSSI模型协助构建移动节点位置的概率模型,并利用过滤法则对样点进行筛选,保证样本的置信度。仿真实验结果表明,本文提出的两种移动节点定位算法同现有的MCL、MCB算法相比,在同等的信标节点密度、普通节点密度及节点速度情况下,具有较好的定位精度。

关键词：移动无线传感器网络 RSSI Monte Carlo 定位

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移动无线传感器网络的分簇路由算法研究

移动无线传感器网络的分簇路由算法研究

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作者：余鸿翔电子科技大学

学位级别：硕士

随着实际应用的需要,学术界提出了移动无线传感器网络的概念,即节点可以移动的无线传感器网络。在一些静态传感网无法解决问题的应用中,运用移动传感网中节点的移动性,经常能使问题迎刃而解。移动传感网的拓扑结构随着节点移动而动态变... 详细信息

随着实际应用的需要,学术界提出了移动无线传感器网络的概念,即节点可以移动的无线传感器网络。在一些静态传感网无法解决问题的应用中,运用移动传感网中节点的移动性,经常能使问题迎刃而解。移动传感网的拓扑结构随着节点移动而动态变化,使得针对静态网络的一些研究成果,例如路由算法协议,在运用到移动传感网时,性能明显下降。论文针对移动传感网,主要做了以下几个方面的工作: 1.分析移动传感网的节点模型和网络结构。从能耗、感知和移动三个方面总结了节点模型,从平面型和层次型两个方面介绍了网络结构,从而为下一步的研究提供基础。 2.深入分析OECM能耗模型。传统能耗模型在计算能耗时只考虑了通信能耗,然而在移动传感网中,由于网络拓扑结构动态变化,网络管理与维护的能耗是不能忽略的,OECM模型综合考虑了通信以及网络管理与维护的能耗。在运用分簇路由算法时,利用该模型得出网络每轮的能耗总量是分簇数k的单变量函数,从而能够求出最优分簇数k opt。然而该模型在求最优分簇数时,是假设网络运行T轮,所有节点在充当一次簇首和T-1次成员节点后,同时死亡。这种假设太过理想,实际情况应该是节点在网络运行过程中,陆续死亡。经MATLAB仿真验证,该模型求出的最优分簇数与实际运行中的最优分簇数存在一定的偏差。 3.提出基于分区的分簇路由算法RCM。RCM算法是针对移动传感网设计的分簇算法,它将监测区等距离的划分为若干个固定区域,每个区域中的节点数随着节点移动而动态变化。在分簇阶段,一个区域中的节点形成一个簇,然后根据节点的剩余能量以及节点到簇内其它节点的距离和,确定簇首。经MATLAB仿真验证,在移动传感网中,当节点的移动速度分别为3和5个单位时,RCM算法的网络寿命比LEACH算法分别延长67.9%和40.9%。RCM算法也同样适用于静态网络,当节点静止时,RCM算法的网络寿命比LEACH算法延长70.1%。

关键词：移动无线传感器网络能耗模型分簇路由算法分区

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移动无线传感器网络路由协议的分析与研究

移动无线传感器网络路由协议的分析与研究

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作者：马睿北京邮电大学

学位级别：硕士

无线传感器网是一种以数据为中心的网络，网络由大量的传感器节点和用于进行数据收集的sink节点构成。通过分布在物理环境中的传感器节点收集传感数据在通过多跳方式传送给sink节点，再由sink节点交给上层应用是无线传感网的一般工作模... 详细信息

无线传感器网是一种以数据为中心的网络，网络由大量的传感器节点和用于进行数据收集的sink节点构成。通过分布在物理环境中的传感器节点收集传感数据在通过多跳方式传送给sink节点，再由sink节点交给上层应用是无线传感网的一般工作模式。同时传感器网络也是和应用相关的网络，近年来随着传感器智能化应用的发展，传统的静态传感器网络体系架构已经无法适应应用发展的需求，移动传感器网络开始进入人们的研究范围。\n 本文主要的研究范围是基于移动sink节点的无线传感器网络路由协议，考虑在网络中引入移动sink节点后对于网络体系结构和路由协议的影响。对于移动无线传感器网络，现有的路由协议如何适应移动性带来的网络拓扑动态性等问题，是一个很有挑战性的问题。\n TTDD协议作为一种应用于具有移动sink节点的网络结构的数据分发协议具备高效、稳定等特点，通过在网络中构建网格结构，沿网格建立有效传输路径的方式，有效解决了移动性问题。TTDD+协议是TTDD协议的改进协议，他进一步的完善了TTDD的网格机制，降低了网络中的能耗，在此基础上支持基于查询驱动的应用场景，进一步扩大了TTDD协议的应用范围，也以此提高了对于用户查询需求的响应实时性。\n 本文通过分析两个协议的细节，对两个协议进行了可靠性建模和分析，在此基础上进行了理论分析和仿真验证，进行了协议比对，并通过仿真进一步验证理论分析的结果。

关键词：移动无线传感器网络路由协议 sink节点 TTDD协议响应实时性可靠性建模

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TURIR:一种能量高效的移动无线传感器网络兴趣消息更新协议

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传感技术学报 2009年第4期22卷 511-519页

作者：钮麟刘林峰夏勤东南大学计算机网络和信息集成教育部重点实验室南京210096 东南大学计算机科学与工程学院南京210096 南京邮电大学计算机学院南京210003

无线传感器网络是近年来兴起的一项新兴技术,在医疗、环境、交通、军事等领域都有重要的应用。随着研究的不断深入,移动无线传感器网络也受到了越来越多的关注。本文研究了移动无线传感器网络中特有的兴趣消息更新问题,提出了基于触发... 详细信息

无线传感器网络是近年来兴起的一项新兴技术,在医疗、环境、交通、军事等领域都有重要的应用。随着研究的不断深入,移动无线传感器网络也受到了越来越多的关注。本文研究了移动无线传感器网络中特有的兴趣消息更新问题,提出了基于触发更新、延迟响应与抑制响应和增量更新的兴趣消息更新协议(TURIR)。TURIR采用触发更新的方式使兴趣消息更新与节点的移动路径相适应,避免了盲目的定时更新,降低了更新频率;延迟响应与响应抑制避免了消息交换过程中的广播风暴问题,并减少了消息交换的数量;增量更新消除了更新过程中的冗余消息,减少了更新过程中节点间交换的数据量,降低了对网络带宽的需求。理论分析与实验数据均表明,TURIR协议降低了兴趣消息更新的频率,减少了更新过程中的报文数量以及通信数据量,从而降低了无线传感器网络的能量消耗,提高了网络生命周期,适合在移动无线传感器网络中部署。

关键词：移动无线传感器网络兴趣消息更新触发更新延迟响应增量更新

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随机接入移动无线传感器网络快速组网媒体访问控制

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计算机应用 2013年第10期33卷 2726-2729页

作者：黄亮王福豹马超杨晗西北工业大学电子信息学院西安710072

基于非时隙CSMA/CA随机接入机制的IEEE802.15.4MAC协议组网耗时过长,不能满足自组网实时通信应用需求。针对这一问题,分析了MAC组网流程中各步骤所耗时间,提出一种新的快速组网策略,采用预分配信道,将关联过程从间接传输简化为直接传输... 详细信息

基于非时隙CSMA/CA随机接入机制的IEEE802.15.4MAC协议组网耗时过长,不能满足自组网实时通信应用需求。针对这一问题,分析了MAC组网流程中各步骤所耗时间,提出一种新的快速组网策略,采用预分配信道,将关联过程从间接传输简化为直接传输,改进CSMA/CA冲突避免机制以减少冲突。仿真实验和现场测试结果均表明,与IEEE 802.15.4协议相比,提出的快速组网策略使得信道冲突降低,组网时间更快,更符合实时通信需求。

关键词：移动无线传感器网络快速组网 IEEE802 15 4MAC 非时隙CSMA CA 组网时间

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移动无线传感器网络中分布式重聚类算法研究

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上海师范大学学报（自然科学版） 2016年第2期45卷 202-208页

作者：徐超杰俞晖罗汉文上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

移动无线传感器网络中,节点的移动性影响着层次化聚类之后的网络结构,从而影响聚类内部节点间通信时的数据送达率与能耗.为了降低节点移动性的影响,本文提出了一种分布式重聚类算法.该算法基于已聚类网络,利用粒子滤波算法对节点当前位... 详细信息

移动无线传感器网络中,节点的移动性影响着层次化聚类之后的网络结构,从而影响聚类内部节点间通信时的数据送达率与能耗.为了降低节点移动性的影响,本文提出了一种分布式重聚类算法.该算法基于已聚类网络,利用粒子滤波算法对节点当前位置进行估计,并结合移动模型预测下一时刻位置;处于聚类边界的非簇头节点周期性地评估自身是否需要重聚类,并在需要时通过与所属聚类及目标聚类的簇头节点通信,将自身重聚类到目标聚类中.仿真结果表明,在重聚类周期较小时,该算法能够使节点在移动过程中保持合理的通信距离,并在数据送达率与能耗方面优于现有的算法.

关键词：移动无线传感器网络聚类分布式重聚类数据送达率能耗

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