摘要：无线传感器网络协议设计依赖于网络环境中的链路特征.在实际环境中,链路易受外界环境的影响而产生剧烈的变化.但是,目前只有少量的链路模型涉及多频道传输可靠性及其时间变化特征.以丢包率描述链路的可靠性,针对链路可靠性在频道和时间上的变化特征,提出了统计建模的方法,引入丢包率(PDR)和丢包序列(PDS)定量刻画出了链路可靠性与频道、时间的关系.通过在钢铁厂车间、学校实验工厂对2.4GHz的IEEE802.15.4模块进行测试及统计分析,发现数据丢包率服从logistic或log-logistic分布;在一个确定丢包率下,两次数据丢包之间的间隔服从lognormal分布.在此基础上,通过分析干扰链路可靠性的原因,提出了一种工业无线传感器网络链路可靠性模型,并基于此模型对IEEE802.15.4e的两种提案进行了评估和分析.

摘要：在无线传感器网络的应用中,对无线链路质量进行有效地评估和预测是网络协议设计中的一个基础性问题,特别是对于提高数据的传输可靠性.从刻画无线链路质量的多维角度出发,基于模糊逻辑设计了一个综合性链路质量指标(fuzzy-logic based link quality index,FLI),体现了无线链路的可靠性、波动性和丢包突发性对于链路数据传输可靠性的影响.然后基于FLI准则,利用贝叶斯网络设计了一种对无线链路质量进行分类预测的机制.通过3个实际无线传感器网络研究平台的链路数据集进行实验分析和对比,该机制中的分类预测器的平均预测精度约为85%.相比于4C预测器,在保证平均预测精度的同时,克服了其预测精度在分类界限处的畸变下滑现象,使预测精度的分布均匀化.

摘要：为了可靠监控长输管道阴极保护设备的状态,基于线型无线传感器网络建立了远程辅助监控系统,并提出了适合线型无线传感网的低能耗、高可靠协议组.协议组包括数据上行时采用的分簇融合链式多跳协议(CMCH),以及数据下行或报警发布时采用的单步唤醒泛洪协议(SRWF).CMCH协议基于线型无线传感网的能耗特征,在可靠传输的同时控制功率、融合数据以实现节能;SRWF协议在不同频段上利用射频唤醒机制依次启动相关睡眠节点完成信息转发,保证控制或报警信息发布的实时性.在OMNet++仿真平台上模拟了CMCH协议,并且监控系统已部署在某石油长输管道运行了2个月.结果表明,协议关键参数的选择对低能耗实现有重要影响;现场运行的传输可靠性达到了99%;无线传感网节点簇能量消耗相对均衡.

摘要：簇状树形网络在无线传感器网络应用中大量存在,对此种网络的协议进行系统级建模可以有效地提高设计的灵活性,可以针对不同的应用进行快速配置。针对一种工业无线传感器网络协议,提出了一种典型的簇状树形网络的系统级建模方法,并在系统的可靠性、低功耗、时延等不同的方面进行了设计评估。实际工厂的部署和实验表明,采用系统级分析,可以快速高效地对系统的参数进行调整,达到网络设计的需求。

摘要：通过对基于龙芯一号CPU的双向有线调制解调器SOC的研究,利用软件仿真和硬件模拟相结合的方法,设计了一种软硬件协同验证平台TWCNP,可分别对EuroDOCSIS协议栈、EuroDOCSIS协议处理器、整个双向有线网络SOC等软硬件进行验证,并实现了验证和设计的统一.为了提高TWCNP的验证时效性,提出了一种基于TWCNP-OS的软硬件协同验证方法,缩短了开发周期,保证了SOC设计的可靠性.

摘要：国际标准化组织IEEE和IETF正携手为物联网制定一套高可靠、低功耗、可接入互联网的无线通信协议栈。IEEE主要负责制定物联网通信协议的物理层和链路层的标准,如IEEE802.15.4-2006标准,其中IEEE802.15.4e是最新的链路层的标准。IETF主要负责制定物联网通信协议的网络层及以上标准,如6LoWPAN,RPL和CoAP标准,其可以将资源受限的传感器节点接入互联网。网络安全是物联网大规模发展的基础,必须设计一套安全高效的机制保障通信协议的正常运行。文中详细介绍了物联网通信协议栈,重点分析和讨论了其安全方面的最新研究进展。最后总结和展望了物联网安全通信协议的研究方向。

摘要：IEEE802.15.4e是工业物联网中最新的MAC层标准,其采用时间同步技术实现高可靠、低功耗的无线网络。由于时间同步机制是工业无线网络中的核心支撑技术,因此其往往成为攻击者的首选攻击目标。针对IEEE802.15.4e标准的多跳时间同步协议存在安全性不足的问题,提出了一个多跳时间同步安全策略SMTSF。SMTSF安全策略主要采用基于异常的入侵检测算法、基于信任模型的多路径时间同步方法和加密与认证等关键技术,有效保障了节点之间安全地进行多跳时间同步。在基于入侵检测的算法中,边界路由器对节点的Rank值进行规则验证,可以有效检测出时间同步树攻击;同时设计了轻量级防火墙来抵御来自互联网的恶意主机攻击。在基于信任模型的多路径时间同步方法中,通过建立节点之间的信任模型来保障网络中节点可以找到一条安全多跳同步路径。仿真结果表明,SMTSF能有效检测时间同步树攻击并抵御捕获攻击。

摘要：重传是提高网络可靠性的有效手段之一,在高可靠要求的工业无线传感器网络中,大多采用簇状结构,如何在提高现场传感节点的可靠性的同时降低功耗是传感器网络协议设计的重要研究内容.针对簇内传输提出了一种邀请重传机制,通过REQ广播为传输失败的节点分配重传资源,避免非对称链路ACK丢失引起的无效重传,结合时隙和频道分配,进一步提高传输可靠性.测试和仿真表明,对于小于20%丢包的链路,3次重传基本可以满足可靠传输需求;相对于固定时隙的重传,在满足可靠性的前提下,链路丢包率小于0.4时可以减少约40%的重传次数,降低簇内节点的发送功耗,节约40%～70%时隙资源.

摘要：针对无线射频传输距离有限的缺点,提出一种利用GPRS网络和分簇结构的WSN实现远距离数据传输的管道腐蚀远程监测系统设计方案.设计了多功能的低功耗WSN节点,并提出适用于管道腐蚀实时监测的链式路由、簇内基于TDMA的MAC协议和以RTC为基准的时间同步机制.测试结果表明节点采集数据误差在4mV以内,簇头和传感节点最大工作电流分别为300mA和170mA,休眠时电流都小于65uA,满足实际监测需求,在远程监测应用中取得了良好的效果.

摘要：对于复杂恶劣环境的无线传感器网络应用,多数协议采用跳频提高网络的抗干扰能力和安全性.广泛使用的IEEE802.15.4标准在2.4GHz频段提供了16个频道,有效的支持了跳频通信的设计.但是,跳频通信的可靠性和链路的特征有着密切的关系,本文通过对复杂室内环境（工厂,实验室）无线通信特征的测试和分析发现,链路具有时变性,同时在一段相当长的时间内具有稳定性,因此本文针对复杂室内环境链路特征提出了一种自适应跳频方法,该方法通过评估当前频道的链路质量,只在频道的链路质量超出允许范围时进行跳频.仿真和测试结果表明,相比于多数工业应用采用时隙跳频方法,自适应跳频的可靠性提高了10%~16%,是一种有效的可靠性设计方法.