Fronthaul-Aware Software-Defined Wireless Networks: Resource Allocation and User Scheduling
软件定义网络（SDN）提供了一种灵活且可编程的方式来通过控制-数据平面分离来优化无线电接入网络。然而，要想获得无线SDN的好处，关键在于充分利用有限的无线前传容量。在这项工作中，前端感知的资源分配和用户调度问题进行了研究。为此，提出了一种双时标前传感知SDN控制机制，其中控制器通过在长时标中强制执行粗略相关均衡来最大化时间平均网络吞吐量。随后，利用控制器的建议，每个基站在短时间尺度内使用李雅普诺夫随机优化来调度其用户，即，在每个时间段。仿真结果表明，在SDN控制器的帮助下，网络吞吐量显著提高，延迟降低高达40%。此外，对于更密集的网络部署，收益更为明显。
2017-10-30 cs.NI
FlowBazaar: A Market-Mediated Software Defined Communications Ecosystem at the Wireless Edge
无线接入网络的主要用途是用于媒体流应用，随着越来越多的设备变得可用于此目的，媒体流应用才越来越流行。然而，当前的接入网络同等地对待所有分组，并且缺乏确定在给定时间哪些客户端最需要服务的灵活性。网络设备的软件可重配置性已经被广泛采用，这反过来意味着现在可以在接入网络上实例化敏捷控制策略。这项工作的目标是设计，开发和演示FlowBazaar，这是一种基于市场的方法，可以创建从应用程序到可重新配置基础设施上运行的算法的价值链，以便应用程序能够获得必要的资源以实现最佳性能。以YouTube视频流为例，我们说明了FlowBazaar如何能够自适应地提供这些资源，并在无线接入点为所有客户端实现高QoE。
2019-01-24 cs.NI
Software Defined Networking Enabled Wireless Network Virtualization: Challenges and Solutions
下一代（5G）无线网络预计将支持海量数据，并以具有成本效益、灵活和敏捷的方式适应具有不同要求的各种服务/用例。作为一种有前途的解决方案，无线网络虚拟化（WNV）或网络切片使多个虚拟网络能够按需共享公共基础设施，并针对不同的服务/用例进行定制。本文重点讨论实现WNV的网络范围的资源分配。具体而言，动机，使平台，和西尼罗河的好处，首先审查。然后，资源分配西尼罗河随着技术挑战进行了讨论。然后，提出了一个支持软件定义网络（SDN）的资源分配框架，以促进WNV，包括关键过程和相应的建模方法。最后，以西尼罗河流域资源分配为例进行了案例研究。最后，一些开放的研究课题，西尼罗河病毒的必要性进行了讨论。
2017-04-05 cs.NI
Software-Defined Hyper-Cellular Architecture for Green and Elastic Wireless Access
为了满足日益增长的移动互联网业务需求，同时保持适度的能量成本，蜂窝系统的无线接入网（RAN）需要走一条绿色的未来之路，关键在于为动态业务需求提供弹性服务。为了实现这一目标，是时候重新思考RAN架构并期待突破了。在这篇文章中，我们回顾了最先进的文献，旨在从控制流量解耦的空中接口，基于云的RAN，和软件定义的RAN的角度来改造RAN。然后，我们提出了一个软件定义的超蜂窝架构（SDHCA），确定了一个可行的方式，整合上述三个趋势，使绿色和弹性的无线接入。我们进一步介绍了实现SDHCA的关键技术，包括空中接口分离，绿色基站操作和基站功能虚拟化，然后是我们的SDHCA硬件测试平台。最后，总结了未来研究中值得探讨的几个问题。
2015-12-15 cs.NI
WNOS: Enabling Principled Software-Defined Wireless Networking
本文研究了一种新的无线网络操作系统（WNOS）的基本设计原理，这是一种完全不同的方法，用于无基础设施的无线网络的软件定义网络（SDN）。与OpenFlow启发的众所周知的方法不同，WNOS为网络设计人员提供了一个抽象，隐藏了（i）无线协议栈的较低级别细节和（ii）网络操作的分布式特性。基于该抽象表示，WNOS采用在网络的集中式高级视图上编写的网络控制程序，并且基于分布式优化理论自动生成分布式跨层控制程序，该分布式跨层控制程序由每个单独节点在无线电硬件的抽象表示上执行。我们首先讨论WNOS的主要架构原则。然后，我们讨论了一种新的方法来自动生成解决方案的算法，在自动化的方式产生的每个子问题。最后，我们说明了一个原型实现的WNOS软件定义的无线电设备，并测试其有效性，考虑特定的跨层控制问题。实验结果表明，基于自动生成的分布式控制程序，WNOS实现了18%，56%和80.4%的效用增益在低，中，高干扰水平的网络;也许更重要的是，我们说明了如何通过修改几行代码集中抽象的全局网络行为可以控制。
2021-03-04 cs.NI
BSK-WBSN: Biometric Symmetric Keys to Secure Wireless Body Sensors Networks
无线传感器网络（Wireless Sensors Network，WSN）是随着各个领域的发展而产生的一种新兴技术。无线传感器网络的许多应用应运而生。具有操作有效性的应用之一涉及健康领域并且允许医疗远程支持。微型无线传感器，战略性地放置在人体上，创建一个无线身体传感器网络（WBSN），允许监督各种基本的生物信号（心率，压力等）。医疗信息的敏感性需要安全机制。由于WBSN在资源、能量和数据处理方面的限制，这种性能对WBSN构成了挑战。在本文中，我们提出了一种新的方法来建立对称密钥，基于生物特征生理学。这种方法考虑了WBSN约束及其拓扑结构。
2011-10-08 cs.NI
Measuring Fatigue of Soldiers in Wireless Body Area Sensor Networks
无线体域传感器网络（WBASNs）由放置在人体上用于健康监测的体上或体内传感器组成。在保证所需性能水平的同时，这些传感器的节能是一项具有挑战性的任务。能量有效的路由方案是为了延长网络生命周期而设计的。在本文中，我们提出了一个路由协议，用于测量士兵的疲劳。三个传感器连接到士兵的身体，监测特定的参数。我们提出的协议是一个事件驱动的协议，并采取三种情况下测量士兵的疲劳。我们评估我们提出的工作在网络寿命，吞吐量，剩余能量的传感器和疲劳的士兵。
2013-07-27 cs.NI
Design and Implementation of Time-Sensitive Wireless IoT Networks on Software-Defined Radio
对时间敏感的无线网络是许多新兴工业物联网（IoT）应用的重要构建模块。对时间敏感的无线技术进行快速原型设计和评估是研发工作所需要的。软件定义无线电（SDR）通过允许在个人计算机（PC）上进行无线信号处理，已被广泛用于此类快速原型设计工作。不幸的是，由于PC和无线电板之间的\textit{uncontrollable delay}，SDR通常被认为不适合要求低延迟和确定性延迟通信的时间敏感的无线应用。为了严格评估其对工业物联网应用的适用性，本文对SDR无线系统可实现的同步精度和端到端延迟进行了定量研究。为此，我们在通用软件无线电外设（USRP）SDR平台上设计并实现了一个时隙无线系统。我们开发了一个时间同步机制，以保持系统中的节点之间的同步。为了减少USRP板和它的PC之间的延迟和延迟抖动，我们设计了一个{ \textit{Just-in-time} }算法，以确保由PC发送到USRP的数据包可以到达USRP之前的时隙，他们被发送。我们的实验表明，不同节点的时隙的$90\%$（$100\%$）可以被同步和对齐到$ \pm 0.5$样本或$ \pm 0.05μs$（$ \pm 1.5$样本或$ \pm 0.15μs$）内，并且端到端分组递送延迟可以下降到$3.75ms$。这意味着基于SDR的解决方案可以应用于一系列需要紧密同步和适度低延迟的IIoT应用，例如，传感器数据收集、自动导引车…
2020-12-19 cs.NI
Ubiquitous HealthCare in Wireless Body Area Networks
无线通信、片上系统和低功率传感器节点的最新进展允许实现无线体域网（WBAN）WBAN包括微型传感器，其收集患者的生命体征的信息并提供实时的反馈。此外，WBAN还支持许多应用，包括无处不在的医疗保健，娱乐，游戏，军事等，老年人需要无处不在的医疗保健，以方便他们随时随地移动。在本文中，我们提供了一个调查不同的体系结构中使用的WBAN无处不在的医疗保健监测。本文还讨论了这些体系结构中使用的不同标准和设备。最后，通过对不同的体内通信模型和不同的影响因素（如衰减、频率、距离等）进行仿真，分析了WBAN中的路径损耗及其对通信的影响。
2012-07-10 cs.NI
Ubiquitous HealthCare in Wireless Body Area Networks - A Survey
无线通信、片上系统和低功耗传感器节点的发展使得无线体域网（WBAN）得以实现。WBAN由微型传感器组成，收集患者的生命体征信息并提供实时的反馈。此外，WBAN还支持许多应用，包括UHC、娱乐、游戏、军事等。老年人需要UHC，以便随时随地进行即时监控。本文还对WBAN中使用的各种标准进行了简要的讨论。针对不同的体内通信模型以及不同的衰减、频率、距离等因素对体上通信路径损耗的影响进行了仿真，分析了体上无线局域网中的路径损耗及其对通信的影响。
2013-03-08 cs.NI
A Review of Wireless Body Area Networks for Medical Applications
微机电系统（MEMS）技术、集成电路和无线通信的最新进展已经允许实现无线体域网（WBAN）。WBAN承诺在很长一段时间内进行不引人注目的动态健康监测，并向医生提供患者状态的实时更新。它们广泛用于无处不在的医疗保健、娱乐和军事应用。本文回顾了WBAN的许多应用程序的关键方面。我们提出了一个WBAN基础设施，提供解决方案，按需，紧急和正常的流量。我们进一步讨论了WBAN的体内天线设计和低功耗MAC协议。此外，我们简要概述了一些WBAN应用的例子。我们的讨论实现了对体内和体上传感器网络的新的节能解决方案的需要。
2010-08-03 cs.NI
A Comprehensive Survey of MAC Protocols for Wireless Body Area Networks
在本文中，我们提出了一个全面的研究介质访问控制（MAC）协议的无线体域网（WBANs）。在WBAN中，小型电池供电的身体或植入的生物医学传感器节点用于监测生理信号，如温度，血压，心电图（ECG），脑电图（EEG）等。我们讨论了WBAN的设计要求与主要的能量耗散源。然后，我们进一步研究了现有的WBAN设计的协议，重点是他们的优点和缺点。论文最后提出了结论和未来工作的开放性研究问题。
2012-08-11 cs.NI
Testing Wireless Sensor Networks with Hybrid Simulators
无线传感器网络（WSNs）的软件开发是具有挑战性的，由于传感器节点的特点和他们部署的环境。在真实的无线传感器网络测试床中测试软件可以让用户获得可靠的测试结果。然而，随着网络中传感器节点数量的增加，真正的测试床变得更加昂贵。仿真工具是真实测试平台的替代品。它们更便宜，更快，可重复。然而，仿真结果并不可靠的试验台。因此，需要一种测试工具，可以利用测试平台和仿真工具的优点。这些工具通常被称为混合仿真器。在这次调查中，我们讨论了几个混合模拟器，使用真实的传感器微粒与模拟器集成，使软件开发更便宜，可重复，并使结果更可靠。
2016-02-04 cs.NI
UniFlex: Accelerating Networking Research and Experimentation through Software-Defined Wireless Networking
用于计算机网络的经典控制和管理平面正在解决单个无线网络设备内的协议层的单个参数。我们认为，这是不够的，在增加部署的高度可重新配置的系统，以及异构的无线系统共存于同一个无线电频谱，需要协调，甚至协调的多个参数在不同的协议层（跨层）在多个网络设备（跨节点）的适应阶段。我们提出了UniFlex，一个框架，使统一和灵活的无线电和网络控制。它提供了一个API，可以在多个网络节点上实现协调的跨层控制和管理操作。控制器逻辑可以以集中式或分布式方式实现。这允许将时间敏感的控制功能放置在受控设备附近（即，本地控制应用程序），将更多资源消耗的网络应用程序卸载到计算服务器，并使它们一起工作以控制整个网络。UniFlex框架是原型实现的，并作为开源提供给研究社区。我们在一些用例中评估了该框架，证明了它的可用性。
2016-11-10 cs.NI
GCP: Gossip-based Code Propagation for Large-scale Mobile Wireless Sensor Networks
无线传感器网络（WSN）近年来受到越来越多的关注。现在预计这些系统将长期部署，因此需要更新软件。在大量传感器上自动更新软件代码是一项艰巨的任务，因为显然不能考虑“手动”更新，特别是当所有参与的传感器都嵌入在移动实体上时。在本文中，我们研究了一种方法来自动更新软件在移动传感器为基础的应用程序时，没有定位机制。我们利用对等合作的范例，以实现代码传播的可靠性和可扩展性之间的良好权衡。更具体地说，我们提出了GCP（{ \emph Gossip-based Code Propagation}）的设计和评估，移动无线传感器网络的分布式软件更新算法。GCP依赖于两种不同的机制（捎带和转发控制）来显著改善负载平衡，而不牺牲传播速度。我们将GCP与传统的传播方法进行了比较。仿真结果表明，基于合成和现实的工作负载，GCP实现了良好的收敛速度，同时均衡的负载之间的传感器。
2007-07-30 cs.NI
Men-in-the-Middle Attack Simulation on Low Energy Wireless Devices using Software Define Radio
以蓝牙为研究对象，利用软件无线电技术，结合无线电波的嗅探和欺骗、捕获和分析技术，对蓝牙低功耗设备和ZigBee数据包进行中间人攻击和渗透测试。本文分析了这一领域的最新科学工作，提供了SDR的比较分析和硬件选择的基本原理，给出了从ZigBee和BLE设备收集无线数据包和数据汇集的操作顺序，并分析了改进捕获的无线数据包分析技术的方法。对于研究收集的实验装置，实时的分析其结果。将收集的无线数据包与发送的无线数据包进行比较。实验结果显示了本地无线网络的弱点。
2019-06-26 cs.CR cs.NI
Skin-Health Monitoring system using a Wireless Body Area Network
一类新的传感范例被称为lab-onskin，其中可拉伸和灵活的智能传感器设备被集成到皮肤中，为身体提供直接的监测和诊断接口。分布式皮肤实验室无线传感器具有提供皮肤健康的连续长期评估的能力。提出了一种基于无线体域网的分布式皮肤健康监测系统。该系统响应于皮肤健康的动态变化，并远程报告皮肤健康的动态变化。所提出的算法检测异常皮肤，并创建一个能量有效的数据聚合树，覆盖受影响的区域，同时把不必要的传感器进入睡眠方式。该算法通过动态地使监测树的大小和形状适应于异常皮肤区域的大小和形状来响应皮肤的变化条件，从而提供全面的监测。仿真结果表明，该算法的应用和效用，改变伤口的形状和大小。
2021-04-15 cs.NI
Performance Study of Localization Techniques in Wireless Body Area Sensor Networks
无线体域传感器网络（WBASNs）的主要问题之一是有效的定位。存在用于室内和室外环境以定位人的各种技术。本研究评估并比较了室内环境中无线传感器的最佳放置优化方案的性能，患者可以在其中进行日常活动。在室内环境下，比较了距离矢量跳算法、基于比较接收信号强度指示的环重叠算法（ROCRSSI）、粒子滤波和卡尔曼滤波定位跟踪技术的定位精度。结果表明，粒子滤波优于所有。GPS和GSM定位跟踪方案的基础上提出了室外环境的几种技术。基于隐马尔可夫GSM的定位跟踪方案在定位精度和计算开销方面有效地表现在所有方案中。
2012-07-06 cs.NI
AMHRP: Adaptive Multi-Hop Routing Protocol to Improve Network Lifetime for Multi-Hop Wireless Body Area Network
COMSATS University Islamabad, Abbottabad Campus（伊斯兰堡COMSATS大学阿伯塔巴德校区）；University of Lahore, Sargodha Campus（拉合尔大学萨戈达校区）；Ton Duc Thang University（同德大学）；Oxford Brookes University（牛津布鲁克斯大学）；Obuda University（欧贝达大学）
本文提出AMHRP自适应多跳路由协议，通过泊松分布和均衡模型，采用多跳拓扑与随机节点部署，以延长WBAN网络寿命并改善吞吐量、路径损耗和剩余能量。
2025-10-14 cs.NI
Experimentally-based Cross-layer Optimization for Distributed Wireless Body-to-body Networks
我们研究跨层优化，以跨分布式无线体对体网络的信息路由，基于现实生活中的实验测量。在网络层，根据信道状态信息（例如，期望的传输计数、跳数）。两种类型的动态路由：最短路径路由（SPR），和合作多路径路由（CMR）与选择组合。使用包含“日常”混合活动的开放获取实验数据集来分析和比较不同无线传感器网络协议（即，ORPL，LOADng）。可以忽略不计的数据包出错率是通过应用CMR和SPR技术与合理敏感的接收器。此外，在10%的中断概率，CMR增益高达8，7，和6 dB的改善ORPL，SPR和LOADng，分别。我们表明，CMR实现了最高的吞吐量（包/秒），同时提供可接受的平均端到端延迟（47.5 ms），在-100 dBm的接收灵敏度。在CMR中使用备用路径减少了重传并提高了分组成功率，这显著降低了CMR相对于其他协议的最大端到端延迟量和能耗。它还表明，跨SPR和CMR的组合信道增益是伽马和莱斯分布，相应地。
2019-01-19 cs.NI
M-ATTEMPT: A New Energy-Efficient Routing Protocol in Wireless Body Area Sensor Networks
提出了一种异构无线体域传感器网络的能量有效路由算法。定义了一个将异构传感器应用于人体的原型。在该路由算法中，直接通信用于实时业务（关键数据）和按需数据，而多跳通信用于正常数据传输。WBASN中的主要挑战之一是感测由植入的传感器节点产生的热量。所提出的路由算法是热感知的，其感测链路热点并将数据路由远离这些链路。人体的持续移动导致先前建立的链接之间的断开。我们引入了移动支持和能量管理，以克服由于人体的连续移动而导致的断开问题。提出的路由算法进行了MATLAB仿真的生命周期和可靠性相比，多跳通信。实验结果表明，与多跳通信相比，该路由算法具有更低的能耗和更高的可靠性。
2012-08-30 cs.NI
Energy Efficient MAC Protocols in Wireless Body Area Sensor Networks -A Survey
在本文中，我们首先提出了一个分析讨论的能量效率的媒体访问控制（MAC）协议的无线体域传感器网络（WBASNs）。为了这个目的，不同的能源效率的MAC协议，其各自的能源优化技术，低功率监听（LPL），调度竞争和时分多址（TDMA），详细说明。我们还分析比较了WBASN中体内，体上和体外通信的路径损耗模型。在MATLAB中对这三种路径损耗情况进行了仿真，结果表明，由于用于照顾人体内组织和器官的能量水平较低，因此在体内通信中路径损耗更大。其次，给出了载波侦听多址接入与冲突避免（CSMA/CA）和信标模式下WBASN的功率模型。MATLAB仿真结果表明，CSMA/CA模式的功率小于信标模式。最后，我们建议混合模式更有助于实现功耗优化，从而实现高能效。
2013-03-08 cs.NI
Coexistence and Interference Mitigation for Wireless Body Area Networks: Improvements using On-Body Opportunistic Relaying
随着WBAN变得越来越普遍，跨多个无线体域网（WBAN）的共存以及因此的干扰减轻是一个重要问题。在这里，两跳中继辅助协作通信使用机会中继（OR）提出了增强共存的WBAN。合适的时分多址（TDMA）方案被用于WBAN内和WBAN间接入协议。为了模拟WBAN使用的实际条件，采用了广泛的身体上和身体间“日常”信道测量。此外，一个现实的WBAN间的信道模型进行了模拟，以调查身体阴影和集线器的位置上的WBAN性能，使共存的效果。与单链路通信相比，发现机会中继可以提供显着的改善，在信号干扰噪声比（SINR），中断概率和电平交叉率（LCR）到中断。但是，平均停机持续时间（AOD）不受影响。此外，对数正态分布示出了当信道相干时间小时对接收到的SINR的更好拟合，并且当信道更稳定时，Nakagami-m分布是更常见的拟合。根据估计的信干噪比分布，理论中断概率，LCR和AOD的经验结果吻合得很好。
2013-05-30 cs.NI
Optimizing Data Forwarding from Body Area Networks in the Presence of Body Shadowing with Dual Wireless Technology Nodes
在本文中，我们关注的问题，从无线体域网（WBAN）的数据转发到网关时，身体阴影影响的能力WBAN节点与网关进行通信。为了解决这个问题，我们提出了一种新的WBAN架构，使用两种通信技术。一个网络形成在身体上的节点之间，并且利用电容性身体耦合通信（BCC）来实现，而IEEE 802.15.4射频（RF）网络用于将数据转发到网关。由于身体阴影而阻塞RF链路的WBAN节点通过BCC链路将其数据转发到充当中继并具有活动RF连接的节点。对于这种架构，我们设计了一个网络层协议，管理这两种通信技术，并负责中继选择和数据转发。接下来，我们开发的两个独立的通信链路的介质访问控制（MAC）协议的分析性能模型，以用于驱动以前的算法的决定。最后，分析模型用于进一步优化能量和延迟效率。我们测试我们的系统在不同的配置下，首先进行模拟，然后使用真正的RF跟踪。
2015-06-27 cs.NI
Noise Filtering, Channel Modeling and Energy Utilization in Wireless Body Area Networks
通过移动网络可以在不干扰患者日常活动的情况下实现对患者的持续监测。无线可穿戴体域网的概念是将传感器节点分布在家庭环境中提供家庭帮助。收集有用信息并将其传送到所需目的地可能面临若干问题。在本文中，我们找出不同的问题，并讨论其可能的解决方案，以获得一个优化的基础设施，照顾老年人。本文讨论了不同的信道模型及其特点，不同均衡技术中的噪声滤波，能量消耗以及不同损伤的影响。这项工作的新颖之处在于，我们强调了BAN基础设施仍然面临的多个问题及其可能的解决方案。
2012-07-11 cs.NI
Adaptive-Reliable Medium Access Control Protocol for Wireless Body Area Networks
收发器通信操作消耗大量能量[1]。现有的MAC层的研究集中在最大限度地提高电池供电的传感器节点的寿命。无线局域网MAC层协议设计的瓶颈是实现高可靠性和能量最小化。大多数为WBAN设计的MAC协议都是基于TDMA方法。然而，需要定义新的协议来实现高能量效率、公平性并避免由于同步而导致的额外能量消耗。
2012-07-16 cs.NI
PolymoRF: Polymorphic Wireless Receivers Through Physical-Layer Deep Learning
当今的无线技术在很大程度上基于不灵活的设计，这使得它们效率低下，容易受到各种无线攻击。为了解决这个关键问题，无线接收器将需要（i）实时推断发射器当前使用的物理层参数;如果需要，（ii）更改其硬件和软件结构以解调传入波形。在本文中，我们介绍了PolymoRF，这是一种基于深度学习的多态接收器，能够根据推断的波形参数实时的重新配置自己。我们的关键技术创新是（i）一种新型的嵌入式深度学习架构，称为RFNet，可以解决关键的波形推断问题;（ii）一种通用的硬件/软件架构，将RFNet与无线电组件和信号处理集成在一起。我们在一个定制软件定义的无线电平台上对PolymoRF进行了原型设计，并通过大量的空中实验表明：（i）RFNet实现了与最先进的精度相似的精度，但延迟和硬件减少了52倍和8倍;（ii）PolymoRF实现了87%的吞吐量，这是第一次证明多态接收器是可行和有效的。
2020-05-05 cs.NI
Analyzing Delay in Wireless Multi-hop Heterogeneous Body Area Networks
随着人口老龄化的加剧，医疗保健市场不断增长。有必要对健康问题进行监测。无线体域网（WBAN）由附着在人体上或人体内的无线传感器组成，用于监测与生命健康相关的问题，例如，心电图（ECG）、脑电图（EEG）、心电图（ENG）等。为了使数据到达医疗保健中心，必须有一种通过可靠连接和最小延迟发送数据的适当方式。本文分析了异构多跳无线信道中传感器到医疗中心的不同路径的传输时延。医疗相关疾病的数据通过三种不同的路径发送。在所有三条路径中，来自传感器的数据首先到达ZigBee，这是所有三条路径中的公共链路。无线局域网（WLAN）、全球微波接入互操作性（WiMAX）、通用移动通信系统（UMTS）都与ZigBee相连。每个网络（WLAN、WiMAX、UMTS）根据环境条件、设备的适用性和该设备的结构的可用性来设置。来自这些网络的数据被发送到IP云，IP云进一步连接到医疗保健中心。计算到达每个设备的数据延迟并以图形表示。本文的主要目的是计算多跳无线信道中每条路径上各链路的时延。
2013-04-03 cs.NI
SIMPLE: Stable Increased-throughput Multi-hop Protocol for Link Efficiency in Wireless Body Area Networks
在这项工作中，我们提出了一个可靠的，节能和高吞吐量的无线体域网（WBAN）的路由协议。我们使用多跳拓扑结构，以实现最低的能量消耗和更长的网络寿命。我们提出了一个成本函数来选择父结点或转发器。提出的代价函数选择一个父结点，它具有高的剩余能量和最小的距离到sink。剩余能量参数平衡了传感器节点之间的能量消耗，而距离参数则保证了数据包成功送达sink。仿真结果表明，我们提出的协议最大限度地提高了网络的稳定期和节点保持生存更长的时间。较长的稳定期有助于向接收器的高分组递送，这是连续患者监测的主要兴趣。
2013-07-26 cs.NI
The Impact of Mobility Model in the Optimal placement of Sensor Nodes in Wireless Body Sensor Network
功耗和能量消耗是身体传感器网络（BSN）中的一个基本问题，因为节点必须在一段时间内正确和自主地运行，而无需更换电池或更换电池。这是因为BSN中的传感器要么植入体内，要么位于非常靠近身体的位置。因此，更换电池的持续时间至关重要。大多数现有的研究建议开发一个更好的电池单元或开发一个能量感知路由协议，以解决能量消耗在WBSN。但事实并非如此，因为WBSN中的大部分能量消耗是由于路由和传感器节点放置中的移动性而发生的。因此，改进电池单元可能无法解决WBSN中的能量消耗。
2018-01-04 cs.NI
Software Radios for Unmanned Aerial Systems
随着无人机系统（UAS）新用例的出现，需要实施和广泛测试先进的无线通信技术和系统。这需要一个灵活的平台，用于开发、部署、测试和演示具有地面和空中节点的无线系统，从而实现有效的3D移动通信和网络。在本文中，我们提供了软件定义无线电（SDR）的比较概述，特别关注可用于空中无线实验和研究的SDR硬件和软件。我们讨论了SDR硬件要求，可用的SDR硬件，可以适用于小型无人机的功能，并与这些SDR硬件的一个子集进行功率测量。我们还介绍了SDR软件需求，可用的开源SDR软件，以及SDR软件的校准/基准测试。作为案例研究，我们介绍了AERPAW：高级无线空中实验和研究平台，并讨论了该平台使用SDR可以支持的各种不同实验，以验证/测试未来的无线创新、协议和技术。
2020-05-20 cs.NI eess.SP
A System Architecture for Software-Defined Industrial Internet of Things
无线传感器网络一直是过程控制和制造业中工业物联网（IIoT）发展的驱动力。IIoT的出现为无处不在的现场设备连接和可扩展性提供了巨大的潜力，从低级设备操作到以数据为中心的高级应用交互都具有集成和标准化的架构。这种技术发展要求IIoT的关键架构元素具有软件可定义性，包括无线现场设备、IIoT网关、网络基础设施和IIoT传感器云服务。本文提出了一种新的软件定义IIoT（SD-IIoT），以解决整体IIoT系统中的关键挑战，例如可靠性，安全性，及时性可扩展性和服务质量（QoS）。基于WirelessHART、WebSocket、IETF约束应用协议（CoAP）和软件定义网络（SDN）等最新网络技术，提出了一种新的工业物联网系统架构。提出了一种基于CoAP和SDN的QoS解决方案。计算机实验的案例研究，以显示所提出的系统架构的有效性。
2015-07-31 cs.NI
Topology Optimization for Galvanic Coupled Wireless Intra-body Communication
植入人体的传感器和执行器有望实现原位健康监测和个性化医疗的快速发展。我们提出了一种新的范例，这种植入物可以通过一种称为电流耦合的技术进行无线通信，该技术使用微弱的电信号和身体组织的传导特性。虽然电流耦合克服了体内大量吸收RF波的问题，但独特的体内通道提出了关于植入物和外部（即，在皮肤上）数据汇集节点。本文对以下方面做出了第一个贡献：（i）通过使用测量驱动的组织通道模型优化数据汇集点/继电器的位置来构建节能拓扑，以及（ii）平衡整个植入物网络的能耗，以满足应用需求。我们通过两阶段迭代聚类算法实现这一点的植入物，并制定一个优化问题，决定外部数据收集点的位置。我们的理论结果是通过模拟和实验研究验证真实组织，在网络寿命的增加。
2015-12-08 cs.NI
ÆtherFlow: Principled Wireless Support in SDN
软件定义网络（SDN）彻底改变了设计、构建、测试和运营网络的意义和过程。目前SDN技术对无线网络的支持已经落后于有线网络的开发和部署。这项工作的目的是为无线接入网络带来原则性的支持，以便它们可以获得与有线接口相同的可编程性水平。具体来说，我们的目标是通过提出一套新的无线设备和接口的抽象来操作它们，从而将无线协议集成到一般的SDN框架中。我们验证我们的方法，通过实现我们的设计作为现有的OpenFlow数据平面的扩展，并将其部署在IEEE 802.11接入点。我们证明了软件定义的无线接入网络的可行性，通过开发和测试的无线切换应用程序。实验的结果表明，我们的框架是能够提供新的功能，在一个有效的方式。
2015-09-15 cs.NI
Physical Wireless Resource Virtualization for Software-Defined Whole-Stack Slicing
无线电接入网络（RAN）虚拟化正在获得越来越多的发展，并有望重新构建下一代蜂窝网络。现有的RAN虚拟化研究和解决方案主要集中在共享通信容量上，并且往往需要跨网络切片使用相同的PHY和MAC层。这种方法没有考虑不同切片需要不同PHY和MAC层的场景，例如，对于完全不同的服务和无线生活实验室中的全栈研究，其中新的PHY和MAC层需要与相同物理基础设施上的现有层同时部署。为了实现全栈切片，其中不同的PHY和MAC层可以部署在不同的切片中，我们开发了PV-RAN，这是第一个开源虚拟RAN平台，可以在多个切片中共享相同的SDR物理资源。通过API Remoting，PV-RAN可以在不同的切片上运行OpenAirInterface（OAI）的半虚拟化实例，而无需修改OAI源代码。PV-RAN有效地利用了Xen的域间通信机制，通过共享内存传输时间敏感的I/Q样本，使得通信中的虚拟化开销几乎可以忽略不计。我们对PV-RAN进行了详细的性能基准测试，并证明了其低开销和高效率。我们还将PV-RAN与CyNet无线生活实验室集成，用于智能农业和交通。
2020-12-23 cs.NI
A Novel Communication Paradigm for High Capacity and Security via Programmable Indoor Wireless Environments in Next Generation Wireless Systems
无线通信环境包括由于异常散射而引起性能降级和窃听问题的无源对象。本文提出了一种新的范例，散射成为软件定义的，随后，在宽频率范围内优化。通过提出的可编程无线环境，路径损耗，多径衰落和干扰的影响可以得到控制和减轻。此外，窃听可以通过新的物理层安全功能来防止。这种新模式的核心技术是元表面的概念，这是平面智能结构，其对电磁波的影响完全由其微观结构定义。已证明它们对冲击波的控制范围从1 GHz到10 THz。本文贡献的软件可编程的无线环境，由几个HyperSurface瓷砖（可编程元表面）由一个中央服务器控制。超曲面是一种新型的超曲面，其结构以及电磁行为可以通过软件界面进行更改和控制。多个网络瓷砖覆盖室内物体，允许细粒度，可定制的反射，吸收或偏振整体。中央服务器计算并部署每个瓦片的最佳电磁交互，以利于通信设备。使用全3D射线跟踪的真实模拟证明了所提出的方法在2.4 GHz和60 GHz频率下的突破性性能和安全潜力。
2018-11-08 cs.NI
When Both Transmitting and Receiving Energies Matter: An Application of Network Coding in Wireless Body Area Networks
提出了一种用于无线体域网实际实现的网络编码方案，其目标是在低能量约束下提供可靠性。我们提出了一个简单的网络层协议的星形网络，适应冗余的基础上的数据和控制数据包的传输和接收能量，以及信道条件。我们的数值计算结果表明，即使是小型网络，可实现的能量减少量的范围可以从29%到87%，因为每个控制数据包的接收能量从等于增加到远大于每个数据包的发送能量。可实现的增益随着a）更多的节点被添加到网络，和/或b）由不同传感器节点看到的信道变得更加不对称而增加。
2011-02-25 cs.NI
RT-WiFi on Software-Defined Radio: Design and Implementation
在工业应用中应用高速实时无线技术，与有线技术相比，具有降低部署和维护成本的巨大潜力。无线技术增强了移动工业设备（如移动协作机器人）的移动性，降低了通信抖动和延迟。遗憾的是，工业领域中采用的大多数现有无线解决方案要么不能支持所需的高速通信，要么不能保证确定性的实时性能。更近的无线技术RT-WiFi实现了高速数据率和确定性通信性能之间的良好平衡。然而，它是在商用现货（COTS）硬件上开发的，需要相当大的努力和硬件专业知识来维护和升级。为了解决这些问题，本文介绍了基于软件定义无线电（SDR）的RT-WiFi解决方案，我们称之为SRT-WiFi。SRT-WiFi为高速实时无线通信提供全栈可配置性。我们提出了SRT-WiFi的整体系统架构，并讨论了它的关键功能，实现更好的定时性能，解决队列管理和速率自适应问题相比，基于COTS硬件的RT-WiFi。为了实现多簇SRT-WiFi中速率自适应的有效网络管理，提出了一种新的调度问题，并给出了一种有效的算法。开发了一个多集群SRT-WiFi测试平台来验证设计，并进行了大量的实验来评估设备和系统级别的性能。
2022-03-19 cs.NI
OpenAirLink: Reproducible Wireless Channel Emulation using Software Defined Radios
本研究提出基于现成SDR与FPGA实现的开源无线信道仿真器OpenAirLink，可实时调整路径损耗与传播时延，无需高性能硬件，为科研界提供低成本的可复现无线实验方案。
2024-04-15 cs.NI eess.SP
Co-channel Interference Mitigation for Wireless Body Area Networks Coexistence Using a Non-Cooperative Game
在本文中，我们使共存的多个无线体域网（BAN）使用有限重复的非合作博弈，其中BAN是理性的球员，但自私的行为。提出了一种基于博弈论的发射功率控制方案，该方案采用一种新的效用函数，在低发射功率下最大化每个网络的分组投递率（PDR）。所提出的效用函数惩罚高发射功率的玩家，从而减少对其他共存BAN造成的干扰。考虑到抑制BAN间干扰的目的，PDR被表示为信号干扰噪声比（SINR）的倒数的压缩指数函数，因此它本质上是所有共存BAN的发射功率的函数。它被证明存在一个唯一的纳什均衡（NE），因此存在一个子博弈完美均衡，考虑在每个阶段的最佳反应独立于历史。现实和广泛的上和体内通道模型。仿真结果表明，与BAN中常用的其他方案相比，该方案具有更好的干扰管理、更高的可靠性和更低的发射功率。
2014-12-23 cs.NI
M-ATTEMPT: A New Energy-Efficient Routing Protocol for Wireless Body Area Sensor Networks
本文提出了一种新的异构无线体域传感器网络路由协议：支持移动性的基于自适应控制的热感知节能多跳协议（M-ATTEMPT）。定义了一个将异构传感器应用于人体的原型。直接通信用于实时流量（关键数据）或按需数据，而多跳通信用于正常数据传输。WBASN中的主要挑战之一是感测由植入的传感器节点产生的热量。所提出的路由算法是热感知的，其感测链路热点并将数据路由远离这些链路。人体的持续移动导致先前建立的链接之间的断开。因此，移动性支持和能量管理的引入，以克服这个问题。提出了一种最大信息抽取和最小能耗的线性规划模型。MATLAB仿真所提出的路由算法进行了生命周期和成功的数据包交付相比，多跳通信。实验结果表明，与多跳通信相比，该路由算法具有更低的能耗和更高的可靠性。
2013-03-21 cs.NI
An Energy Efficient Decoding Scheme for Wireless Body Area Sensor Networks
延长网络的生命周期是无线体域网面临的主要挑战之一。传统的研究工作集中在最小化发射功率，然而，在短距离通信的情况下，解码的消耗功率显着大于发射功率。本文研究了通过降低解码功耗来最小化总功耗的方法。为了获得理想的出错率，我们介绍了低密度奇偶检验码（LDPC）的迭代消息传递算法的基础上的一些基本结果。为了降低解码器的能量消耗，考虑了基于LDPC码的传感器间编码通信。此外，我们评估了LDPC码在不同码率下的性能，并引入了自适应迭代解码（AID），通过利用阈值的迭代次数为一定的BER（0.0004）。在迭代LDPC译码中，网络总能耗降低了20%~ 25%。
2013-09-17 cs.NI
A Study of Medium Access Control Protocols for Wireless Body Area Networks
低功耗、无创、侵入性/非侵入性的轻量级传感器节点的无缝集成促进了主动且不显眼的无线体域网（WBAN）的发展。WBAN为患者提供长期健康监测，而不会对他/她的正常日常生活活动造成任何限制。这种监测需要侵入性/非侵入性传感器节点的低功率操作。换句话说，需要功率高效的媒体接入控制（MAC）协议来满足包括低功耗的严格WBAN要求。在本文中，我们首先概述了WBAN的要求，是一个低功耗MAC协议的设计很重要。然后，我们研究了低功耗MAC协议提出/调查WBAN，强调他们的优点和缺点。我们还审查了WBAN的不同的节能机制。此外，有用的建议，以帮助MAC设计者开发一个低功耗的MAC协议，将满足严格的WBAN的要求。
2010-07-31 cs.NI
Analyzing Medium Access Techniques in Wireless Body Area Networks
本文介绍了无线体域网（WBAN）的媒体访问控制（MAC）协议中使用的接入技术的比较。对时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、载波侦听多址（CSMA/CA）、纯ALOHA和时隙ALOHA（S-ALOHA）进行了比较。用于比较的性能度量是吞吐量（T）、延迟（D）和提供的负载（G）。比较的主要目的是显示哪种技术随着负载的增加而提供最高的吞吐量和最低的延迟。能量效率是WBAN中的主要问题，这就是为什么需要知道哪种技术在能量节约方面表现最好，并且还提供最小延迟。针对不同的场景进行模拟，并对所有技术的结果进行比较。我们建议TDMA作为最好的技术，用于WBAN的MAC协议，由于它的高吞吐量和最小的延迟与负载的增加。MATLAB是用于仿真的工具。
2013-04-03 cs.NI
Socially Optimal Coexistence of Wireless Body Area Networks Enabled by a Non-Cooperative Game
在本文中，我们使共存的多个无线体域网（BAN）使用有限重复的非合作游戏的发射功率控制。这些个人传感器网络之间没有协调，建议的游戏最大限度地提高每个网络的数据包传输率（PDR）在低发射功率。在这种情况下，我们提供了一种新的效用函数，它提供了降低效益的球员具有较高的传输功率，并随后减少无线电干扰其他共存的BAN。考虑到抑制BAN间干扰的目的，PDR被表示为信号干扰噪声比（SINR）的倒数的压缩指数函数，因此它本质上是所有共存BAN的发射功率的函数。它表明，一个唯一的纳什均衡（NE）存在，因此有一个子博弈完美的均衡，考虑在每个阶段的最佳反应独立于历史。此外，NE被证明是所有行动概况的社会最佳解决方案。现实和广泛的上和体内通道模型。结果证实了所提出的方案在更好的干扰管理，更高的可靠性和降低发射功率的有效性，与其他方案相比，可以应用于BAN。
2015-04-29 cs.NI
AID: An Energy Efficient Decoding Scheme for LDPC Codes in Wireless Body Area Sensor Networks
延长网络的生命周期是无线体域网面临的主要挑战之一。传统的研究工作集中在最小化发射功率，然而，在短距离通信的情况下，解码的消耗功率显着大于发射功率。本文研究了通过降低解码功耗来最小化总功耗的方法。为了获得理想的出错率，我们介绍了低密度奇偶检验码（LDPC）的迭代消息传递算法的基础上的一些基本结果。为了降低解码器的能量消耗，考虑了基于LDPC码的传感器间编码通信。此外，我们评估了LDPC码在不同码率下的性能，并引入了自适应迭代译码（AID），利用阈值的迭代次数为一定的BER。在迭代LDPC译码中，网络总能耗降低了20%~ 25%。
2013-09-03 cs.NI
Open5G: A Software-Defined Networking Protocol for 5G Multi-RAT Wireless Networks
当今的移动网络包括多种无线电接入技术（RAT），例如，4G LTE、无线局域网（WLAN）和即将到来的5G-New Radio（5G-NR）。这些RAT的接入网络由RAT专用实体控制，例如，位于单个LTE eNB内部的资源管理功能用于eNB控制，或者接入控制器用于控制WLAN接入点。即使在具有支持多种RAT的公共核心的3GPP的5G架构中，也在各个RAT内独立地进行无线电接入相关的决策。由于多RAT无线电接入网络（RAN）中的控制平面的碎片化性质，网络资源的统一全局视图不可用，从而阻碍了资源的优化分配。这也给涉及多个RAT的特征带来复杂性，例如，双重连接。为了解决这些问题，我们在早期的工作中引入了基于SDN的多RAT RAN架构（SMRAN）[arXiv：1812.11825]，其中RAN控制平面与数据平面分离。作为SMRAN架构的一部分，我们定义了一个逻辑上集中的多RAT RAN控制器和各个RAT特定的数据平面功能。在目前的工作中，我们定义了一个称为Open 5G的协议，用于SMRAN数据平面的控制和管理。Open 5G基于OpenFlow（OF）和OF-Config，这是基于SDN的有线网络和数据中心中常用的协议。
2020-02-06 cs.NI
The Wireless Control Plane: An Overview and Directions for Future Research
软件定义网络（SDN）已成功部署在复杂数据中心的管理中，最近已被纳入无数的5G网络中，以智能管理各种异构无线设备、软件系统和无线接入技术。因此，SDN控制平面需要直接或间接地与无线数据平面进行无线通信。无线SDN控制平面（WCP）中的不确定性使其设计具有挑战性。两种WCP方案（直接WCP，D-WCP和间接WCP，I-WCP）都已被纳入最近的5G网络;然而，缺少对其设计原则和设计限制的讨论。本文介绍了WCP设计（I-WCP和D-WCP）的概述，并通过回顾其在最近5G网络中的部署来讨论其复杂性。此外，为了便于合成一个强大的WCP，本文提出了一个通用的WCP框架，使用深度强化学习（DRL）的原则，并提出了未来的研究路线图。
2018-10-08 cs.NI
An Energy Conserving Routing Scheme for Wireless Body Sensor Nanonetwork Communication
目前纳米技术的发展使电磁通信（EC）在纳米尺度上的应用成为可能，涉及无线[身体]传感器网络（W[B] SN）。无线传感器网络的这一专业分支已经成为一个重要的研究领域，有助于医疗，社会福利，和体育。这个概念是基于通过无线通信的集成纳米机器的相互作用。推进纳米通信的一个关键障碍是缺乏合适的网络协议来满足纳米网络即将到来的需求。最近，已经确定了一些关键挑战，例如具有极端能量约束的纳米节点、有限计算能力、具有有限传输范围的太赫兹频带等，在设计无线纳米传感器网络（WNN）的协议。这项工作提出了一种改进的性能方案的纳米通信太赫兹频段的无线BSN，使其适合智能电子健康应用。该计划包含-一个新的能源效率的转发例程EC在WNN组成的混合集群集中调度，信道行为的模型设计考虑到分子吸收，传播损失和阴影的聚合影响，和能量收集和消耗的能量模型。中断概率推导出单链路和多链路，并扩展到确定中断容量。在一个预定义的融合节点使用合作融合技术推导出多链路的中断概率。使用Nano-Sim模拟器模拟，所提出的模型的性能进行了评估的能源效率，中断容量和中断概率。仿真结果表明，该方法在单跳和多跳通信中均能最大限度地利用能量，多传感器融合提高了链路传输质量。
2018-01-07 cs.NI
THE-FAME: THreshold based Energy-efficient FAtigue MEasurment for Wireless Body Area Sensor Networks using Multiple Sinks
无线体域传感器网络（Wireless Body Area Sensor Network，WBNSN）是一种主要用于患者健康监测的技术。目前正在进行新的研究，将这项技术提升到一个新的水平，即运动员在运动中的疲劳监测。肌肉疲劳是运动员成绩下降的主要原因。这种类型的疲劳可以通过检测肌肉中乳酸的积累来测量。过量的乳酸会使肌肉感到昏昏欲睡。考虑到这一点，我们为使用WBASN的足球运动员提出了一种基于协议\underline{TH}重置的\underline{E}节能型\underline{FA} tigue \underline{ME}测量（THE-FAME）。在THE-FAME协议中，已经使用了复合参数，该复合参数由用于乳酸积累的阈值参数和用于测量由特定玩家覆盖的距离的参数组成。当该复合参数中的任何参数的值显示出超过阈值的增加时，宣告运动员处于疲劳状态。电池和传感器的尺寸应该非常小，以确保玩家的最佳性能。这些传感器节点植入玩家体内，通过使用多个接收器而不是单个接收器来提高能量效率。Matlab仿真结果验证了THE-FAME的有效性。
2013-07-26 cs.NI
A Study of IEEE 802.15.4 Security Framework for Wireless Body Area Network
无线体域网（WBAN）是一组低功耗、轻量级的无线传感器节点，用于监测人体功能和周围环境。它支持许多创新和有趣的应用，包括无处不在的医疗保健和消费电子（CE）应用。由于WBAN节点用于收集敏感（生命关键）信息，并且可能在恶劣环境中运行，因此需要严格的安全机制来防止与系统的恶意交互。在本文中，我们首先强调主要的安全要求和拒绝服务（DoS）攻击WBAN在物理层，介质访问控制（MAC），网络和传输层。然后，我们讨论了IEEE 802.15.4的安全框架，并确定在WBAN的上下文中的安全漏洞和主要攻击。分析和讨论了对竞争接入期（CAP）和无竞争期（CFP）部分的各种攻击。据观察，聪明的攻击者可以成功地破坏CFP周期中越来越多的GTS时隙，并且可以显著地影响WBAN中的服务质量（QoS）（因为大部分数据在CFP周期中携带）。随着智能攻击者数量的增加，损坏的GTS时隙最终会增加，这会阻止合法节点有效地利用带宽。这意味着，直接适配的IEEE 802.15.4安全框架WBAN是不完全安全的某些WBAN应用程序。需要新的解决方案来在WBAN中集成高级别的安全性。
2011-02-03 cs.NI
BodySense: An Expandable and Wearable-Sized Wireless Evaluation Platform for Human Body Communication
本文提出可穿戴尺寸的无线电容式HBC评估平台BodySense，以真实测试可穿戴设备间通信，并发现传统并网测量在4–64 MHz内平均高估信道增益18.15 dB。
2025-02-07 cs.NI eess.SP
Denial of Service Attacks Detection in Software-Defined Wireless Sensor Networks
软件定义网络（Software-defined networking，SDN）是一种很有前途的技术，可以克服无线传感器网络（wireless sensor networks，WSN）中的许多挑战，特别是在灵活性和重用方面。相反，集中化和平面分离使SDN容易受到分布式拒绝服务（DDoS）攻击的一般背景下的新的安全威胁。识别DDoS的最新方法并不总是考虑典型WSN中的限制，例如，计算复杂性和功率约束，而进一步的性能改进始终是目标。这项工作的目的是提出一个轻量级的，但非常有效的DDoS攻击检测方法，使用变化点分析。我们的方法具有较高的检测率和线性复杂度，使它适合于无线传感器网络。我们证明了我们的检测器在软件定义的无线传感器网络的36和100个节点不同的攻击强度（攻击者的数量范围从5%到20%的节点）的性能。我们使用变化点检测器来监测两个指标的异常：数据包的交付率和控制包的开销。我们的实验结果显示，随着攻击强度的增加，我们的方法可以达到接近100%的检测率，并且可以推断出攻击的类型。
2020-03-26 cs.CR cs.NI
A tool to estimate roaming behavior in wireless architectures
本文介绍了一种基于软件的工具，跟踪移动节点漫游和推断的时间切换以及优先切换目标，基于行为推断仅来自定期使用数据中捕获的访问无线网络。本文介绍了工具架构;移动性估计的计算背景;关于如何使用该工具来跟踪无线网络中漫游行为的几个方面的操作指南。目标选择的准确性进行了验证，具有作为基线轨迹在现实的情况下获得。
2019-06-19 cs.NI
