基于信任机制的无线电环境地图重构

无线电环境地图系统中的感知节点被俘获后会受迫地向数据中心发送伪造数据,导致无线电环境地图精度降低.针对该问题,提出了基于信任机制的空间插值算法改进方案,并阐述了感知节点信任值更新策略.该方案通过改变感知节点的信任度来降低恶意节点的数据在空间插值算法中的权重,经过信任值的多次更新而最终隔离恶意节点.实验仿真中,均方根误差(RMSE)和误警区域率一正确检测区域率(FAZR-CDZR1)两种性能指标均表明所提方案能够有效遏制恶意节点的篡改数据攻击,保障了无线电环境地图的精确度.     

一种改进的认知无线网络路由算法

在SEARCH路由协议中,如果当前路由处于前向避免区域,会造成频谱切换,影响网络拓扑,增加端到端延迟和能量消耗。提出基于地理位置和前向反馈的认知路由算法来解决这一问题。通过信息反馈,该算法能可靠地选择最佳下一跳路由;同时提出认知网络路由算法的评估方案。仿真表明,所提路由选择算法可以很好地降低端到端的延迟和能量消耗。     

水声通信网中一种低时延低开销路由算法

水声通信网在军事、环境、能源、自然灾害预防和处理等方面均具有巨大的应用潜力。针对当前水声通信网背景噪声大及传播速度慢,从而导致控制开销大和平均时延大的问题,提出了旨在改善水声网整体性能的NHMLDR算法。该算法采用了时延代价度量的RREQ和去除HELLO消息的新机制。仿真结果表明,与HCR算法相比,NHMLDR算法使系统的归一化控制开销最大降低约40.88%;分组平均端到端时延减小约8.93%~51.88%;数据分组丢失率降低约0.01%~0.3%;网络吞吐量提升了约10.1%~23.7%。因此,NHMLDR算法明显改善了系统的整体性能。     

一种新颖的认知无线电组播路由协议

由于认知无线电(CR)网络具有频谱动态性、频谱差异性以及频谱多样性等特点,传统的组播路由策略已不再适合于CR网络,CR组播路由面临新的挑战。结合博弈论知识建立了频谱分配模型并得出了最优的纳什均衡解,详细介绍了基于时延约束的CR的组播路由协议并对其进行了分析,最后指出其进一步的研究方向。     

一种基于蚁群优化的DSR路由协议

隐蔽通信网络要求在降低路由开销的同时,保证数据传输的端到端性能。因此,设计了一种基于蚁群优化的动态源路由协议。该协议根据路由报文中携带的跳数、链路质量以及中继节点缓存等信息,计算多条路由的信息素和选择概率,使用选择概率最高的路由发送数据报文;在数据报文交换中,根据确认包实时更新选定路由的信息素和选择概率,从而动态选择最优路由。由于综合考虑了影响路由性能的跳数、链路质量和节点缓存等重要因素,该协议可以显著降低路由开销和端到端延时。此外,Opnet仿真结果验证了所设计协议的性能优势。     

认知无线电网络层路由问题研究

在认知无线电中,网络层用于确定如何在网络中找到一条从源节点到目标节点的路径,且数据路径应当是适应频谱状况的,即尽可能绕过主用户频繁出现的区域。由于频谱是随机的,因而数据路径也可能是随机的。文章分析认知无线电网络中路由面临的挑战,介绍认知无线电网络中的两种路由方案:静态路由和动态路由,给出静态路由频谱选择阶段的5个指标,研究静态路由下一跳选择阶段的优化问题,最后提出认知无线电网络动态路由的实现方案。     

一种认知无线电周期数据传输优化机制

如何合理选择频谱感知时间和数据传输时间使系统传输效率最大化是认知无线电研究的一个重要方向,具有极其广泛的应用背景。针对该问题,该文提出一种认知无线电周期数据传输优化机制,并分别给出频谱感知时间、信道搜索时间以及数据传输时间的优化计算方法。从数值及仿真结果可知,在不同的主用户到达强度的情况下,所得到的最优频谱感知时间、最优信道搜索时间和最优数据传输时间能够确保对主用户的保护性并有效降低数据传输延迟。     

认知无线电网络路由研究综述

 在对近期认知无线电网络路由研究成果进行研究的基础上,从邻居节点发现、“耳聋”、邻居节点消失、路由发现和跨层设计等5个方面,对认知无线电网络路由研究面临的重要挑战进行了分析;从研究方法的角度,对路由研究中对公共控制信道的依赖、路径延时,以及需要考虑的技术指标进行了讨论。最后,从介质、信道、节点和网络等4个方面,对路由研究场景设计进行了归纳总结;并从路由优化方案和路由拓扑算法协议两个方面,对主要研究成果进行了分析和讨论。     

混合式认知无线电网络路由算法研究

由于认知无线电网络频谱的动态性和差异性,使得传统路由算法不能完全适用.通过分析、总结动态频谱与路由跨层设计研究现状,针对混合式认知无线电网络,以着色图模型为分析模型,为避免交叉节点出现影响网络通信性能,将跳数和链路状态的加权和作为路由选择依据,以最小累积干扰为信道分配指标,提出了一种信道分配和路由选择改进算法(ICARS).仿真结果表明,ICARS算法能获得更好的网络通信质量,为混合式认知无线电网络路由设计提供了一种有效方法.     

认知无线网络中基于Stackelberg博弈的功率控制新算法

针对认知无线网络中存在的干扰问题和功率消耗过大问题,提出了一种新的基于斯坦克尔伯格(Stackelberg)博弈的功率控制算法。建立了主次用户双层网络模型,将主用户设置为领导者,次用户设置为追随者,并对次用户产生的总干扰进行定量分析。在次用户多次博弈的过程中,动态地调整主用户单位干扰价格,在保证主用户自身正常通信前提下,尽量使得收益最大化,提高主用户的参与积极性。仿真实验表明,该算法在保证主次用户的服务质量（QoS）前提下,有效地减小了次用户的发射功率,而且能获得更高的系统容量。     

认知网络中协作感知吞吐量的优化

为了提高集中式认知网络的吞吐量,提出了基于信任度的吞吐量优化算法.该算法在主用户充分保护的前提下,以认知用户的吞吐量为目标函数,融合中心采用双门限值对本地感知结果进行融合.从理论上证明了吞吐量是全局漏检概率的增函数,当全局漏检概率等于门限值时,吞吐量达到最大值.并利用牛顿迭代法求出单节点概率,然后采用遍历法可得到认知用户吞吐量最大值.仿真结果表明,当信噪比为-14 dB时认知用户融合优化算法相对"AND准则"OR准则"以及"HALF准则"归一化吞吐量分别提高了0.62、0.3和0.09.     

认知无线电网络中基于信任的安全路由模型

针对认知无线电网络中路由受到的选择性转发攻击,提出一种基于信任的安全路由模型。通过监视节点的数据转发行为,构建节点的信任以识别恶意节点。基于路由选择必须同频谱分配紧密结合的特点,在路由发现阶段,请求信息中封装节点的可用频谱机会并避免发送给恶意节点。在路由选择阶段,利用节点信任构建可用路径信任,结合延时度量进行路由决定。同时,根据节点的信任划分对其服务请求采取不同的响应,对非可信节点的恶意行为采取更严厉的惩罚,从而激励节点在路由中的合作。仿真结果及分析表明,在选择性转发攻击下,该模型较已有模型在网络吞吐率、端到端延迟方面都有较好的表现。     

Location estimation‐based radio environment map construction in fading channels

Latest regulations on TV white space communications and trend toward spectrum access through geolocation databases relax the regulatory constraints on cognitive radios. Radio environment map (REM) is a kind of improved geolocation database and an emerging topic with the latest regulations on TV white space communications. It constructs a comprehensive temperature map of the cognitive radio network operation area by utilizing multi‐domain information from geolocation databases, characteristics of spectrum use, geographical terrain models, propagation environment, and regulations. REMs act as cognition engines by building long‐term knowledge via processing spectrum measurements collected from sensors to estimate the state of locations without any measurement data. Active transmitter LocatIon Estimation based REM construction technique is proposed and compared with the well‐known REM construction techniques such as Kriging and inverse distance weighted interpolation in shadow and multipath fading channels. The simulation results suggest that the LocatIon Estimation based REM construction outperforms the compared methods in terms of RMSE and correct detection zone ratio by utilizing additional information about channel parameters that can be estimated by classical least squares method easily.Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Securing cognitive radio networks

Cognitive radio is a promising technology aiming to improve the utilization of the radio electromagnetic spectrum. A cognitive radio device uses general purpose computer processors that run radio applications software to perform signal processing. The use of this software enables the device to sense and understand its environment and actively change its mode of operation based on its observations. Unfortunately, this solution entails new security challenges. Our objective in this paper is to analyze the security issues of the main recent developments and architectures of cognitive radio networks. We present vulnerabilities inherent to those systems, identify novel types of abuse, classify attacks, and analyze their impact on the operation of cognitive radio‐based systems. Moreover, we discuss and propose security solutions to mitigate such threats. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Distributed cross‐layer optimization for wireless regional area network‐based cognitive radio networks

This paper presents a study of a cross‐layer design through joint optimization of spectrum allocation and power control for cognitive radio networks (CRNs). The spectrum of interest is divided into independent channels licensed to a set of primary users (PUs). The secondary users are activated only if the transmissions do not cause excessive interference to PUs. In particular, this paper studies the downlink channel assignment and power control in a CRN with the coexistence of PUs and secondary users. The objective was to maximize the total throughput of a CRN. A mathematical model is presented and subsequently formulated as a binary integer programming problem, which belongs to the class of non‐deterministic polynomial‐time hard problems. Subsequently, we develop a distributed algorithm to obtain sub‐optimal results with lower computational complexity. The distributed algorithm iteratively improves the network throughput, which consists of several modules including maximum power calculation, excluded channel sets recording, base station throughput estimation, base station sorting, and channel usage implementation. Through investigating the impacts of the different parameters, simulation results demonstrates that the distributed algorithm can achieve a better performance than two other schemes. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Optimized in-band control channel with channel selection scheduling and network coding in distributed cognitive radio networks

This article proposes an optimized in-band control channel scheme with channel selection scheduling algorithm and network coding based transmission paradigm in the distributed cognitive radio network (...     

基于无线电环境地图的频谱共享网络研究

现有的频谱分配模式限制了频谱高效利用,束缚了无线电技术创新发展.频谱共享被认为是有效解决频谱供需矛盾、提高频谱使用效率的技术方案之一.在综合论述欧美等国家关于频谱共享研究进展的基础上,提出了一种基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱共享网络架构.该网络可获得完整准确、及时可靠的频谱信息,通过对用户实行分级接入,实现不同用户高效动态地共享频谱资源.重点介绍了架构中各个网络单元的组成和功能,阐述了架构中不同网络单元之间的信息交互过程,最后剖析了架构实现上待解决的关键技术问题.相关内容为我国建设频谱共享网络提供了借鉴和参考.     

认知网络中一种基于频谱安全态势感知的路由方案

从构建准确的频谱态势图,实现频率资源充分利用的角度出发,针对目前在构建频谱态势图时没有考虑恶意用户(Malicious User,MU)存在的情况,结合克里金(Kriging)插值法估计空域内频谱干扰态势,通过地理位置检测方案识别MU,从而构建更准确、更安全的频谱态势图,并将其用于端到端的路由协议中。仿真结果表明,该方案能构建完整的频谱态势图,平均误差仅为0.106 dBm,能准确识别恶意用户,识别率高于80%;并且通过识别MU,在基于频谱态势图的路由过程中,可以减少路由跳数,增加可用频谱空间。