基于多技术通信的行人-自行车自组织网络的研究

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随着科技和经济的发展，高效而环保的通信方式成为人们追求的时尚。由行人、自行车（骑行者）携带的无线设备构建的行人-自行车自组织网络是一种高效而环保的通信方式。相比于传统的无线网络，行人-自行车自组织网络面临着移动速度不同、障碍物遮挡、设备间无线信号干扰以及通信安全等问题。目前，在行人-自行车自组织网络中使用的单一无线技术不能完全适应全部的通信场景。因此，本文主要研究目标包括：通过评测单一无线技术在行人-自行车自组织网络不同通信场景中的效果来发现问题；根据单一无线技术在不同通信场景下的不足，设计基于多技术通信的智能选择算法；提出一种物理层加密方案用于保护通信过程中的信息安全。基于上述的研究目标，本文主要完成以下三个方面的工作: 第一，本文使用USRP B210和GNU radio构建了Wi-Fi和802.11p评测系统，使用Zigbee节点构建了Zigbee评测系统。根据构建的评测系统，本文在行人-自行车自组织网络的无障碍物、障碍物遮挡和移动等典型通信场景下，对Wi-Fi、802.11p和Zigbee的端到端链路质量进行评测。根据评测结果，本文总结了单一无线技术在不同通信场景下的不足。第二，根据单一无线技术在不同通信场景下的不足，本文设计出一个基于多技术通信的智能选择算法。本文使用有障碍物遮挡通信场景中的评测数据，在NS2网络仿真器中添加障碍物模型，并对基于多技术通信的智能选择算法进行仿真。实验结果表明，基于多技术通信的智能选择算法在吞吐量和帧投递率方面优于单一无线技术。第三，为了保证行人-自行车自组织网络无线通信过程中的信息安全，针对Wi-Fi和802.11p都使用的正交频分复用（Orthogaonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）系统，本文提出了双重保护的物理层加密方案。首先，对物理层协议数据单元的数据字段和信号字段进行迭代的时域加密来保护数据的安全。然后，使用时域加密后的长训练符号来阻止敌人执行信道同步。最后，本文使用USRP B210和GNU Radio实现了该加密方案。通过真实的硬件实验和仿真实验展示了加密方案的性能并对不同的攻击场景进行了安全性分析。

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作者
王圣和;
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作者单位

内蒙古大学;

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授予单位内蒙古大学;
学科计算机科学与技术
授予学位硕士
导师姓名张俊星;
年度 2019
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类
关键词
技术; 通信; 行人; 自行车;

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