TELKOM NIKA , Vol.14, No .1, March 2 0 1 6 , pp. 101~1 0 9   ISSN: 1693-6 930,  accredited  A  by DIKTI, De cree No: 58/DIK T I/Kep/2013   DOI :  10.12928/TELKOMNIKA.v14i1.2442    101      Re cei v ed Au gust 16, 20 15 ; Revi sed  De cem ber 1 0 , 2015; Accepte d  De cem ber  28, 2015   Resear ch on Sensor Network Spectrum Detection  Technology based on Cognitive Radio Network      Wen z hun  Hu ang*, Xinxin Xie, Yuting Zhang, Shan w e n  Zhan g   Dep a rtment of Electron ic Information En gi ne er in g, Xi jin g Un iversit y Xi ’a n 7 101 23, Ch ina,   No. 1, Xi jin g R oad, Ch an g An  District, Xi' an,  Shaa n x i Provi n ce, Chin a, (86) 029 84 188 25 7   Corresp on din g  author, e-mai l : huan g w e n zh u n @ x ij ing. edu.c n       A b st r a ct   W i th the  bursti ng  dev elo p m e n t of c o mputer  scie n ce  an d t he  har dw are t e chn o lo gy, Int e rnet  of   T h ings  a nd w i r e less  sens or  n e tw orks has  b een  p opu larly   studie d  i n  th community  of  eng ine e ri ng. U nde r   the e n viro n m e n t of Internet  o f  T h ings, w e  c a rry out  th eore t ical a nalys is a nd n u m eric al s i mulati on  on t h e   sensor  netw o r k  spectru m  d e tection t e chn o lo gy b a sed  on co gn itive r adi o n e tw ork. As a  me ans  of   infor m ation and  intelli gence,  infor m ation s e r v ice syst em  is  an  important  researc h  hotspot in the field  of  Internet of t h in gs.   W i reless  s ensor  netw o rk  is co mp ose d  o f  a l a rge  n u mb er of  micr o s e nsor  nod es, w h ic h   have th e functi on of infor m ati on col l ecti on, d a ta pr ocess i n g , and w i rel e ss communic a tio n , character i z e by   the i n tegrati o n  of w i reless  se lf-orga n i z a t i on.  How e ve r,  mo st of the  met h odo log i es  pro p o sed  by th e ot her   institutes ar suffering for m   the hi gh c o mp lexity w h il e w i th the h i g h  ti me-cons u m in w hen proc essi ng   infor m ati on. T herefor e, this  study  is to  ass e ss the  eco n o m ic f easi b il it of usin g th e o p timi z e d   multi pat h   protoco l  ava ila bility a nd th e i n creas ed b a n d w idth and s e v e ral  mo bi le o p e rators thro ug h the us e of c o st- ben efit a nalys i s , sing le  path  sel e ction   mo del  is to  dev elo p   mor e  p a t h  a g ree m ent t o  ac hiev bet ter  perfor m a n ce.  T o  test the rob u stness, w e  co mp are  our  met hod w i th th e ot her state- of-th e -art ap pro a ch  in   the si mulati on   section  a nd  pr ove th effectiveness  of  our  meth od olo g y.  T he ex peri m en tal res u lt refl ec ted   that our  ap pro a ch c oul d ac hi eve  hig her  ac curacy w i th l o w  time-co n su mi ng w h en  de alin g w i th c o mplex   sources of info rmati on.      Ke y w ords : Se nsor N e tw ork; Cog n itive  Ra di o Netw ork; C o l l ab oratio for Distribut ed Det e ction;  S pectru m   Detectio n T e ch nol ogy; T opo lo gy Optimi z a tio n .     Copy right  ©  2016 Un ive r sita s Ah mad  Dah l an . All rig h t s r ese rved .       1. Introduc tion  Wirel e ss se n s or  net wo rk con s i s ts of  a   la rg e n u mb er  of ra ndo m  dist ribution,   energy  con s um ption  and re so urce  con s traint s o f  sensor n o d e s, it has the  perceptio n, calcul ation abil i ty  and co mmu nicatio n  abili ty,  through  self-o rg ani zat i on way co n s titute the wirele ss n e twork,  colla boration  to re al-time  acquisitio n   and p r o c e s si ng of the  ph ysical  wo rld   informatio n,  can  reali z e th e functio n  of I O T comp reh ensive  pe rc e p tion. If the  reali z ation  of  co gnitive ra dio  techn o logy in  wirele ss  se n s or net work,  not only  can  alleviate the  con g e s tion of  publi c  fre que ncy   band, an d re duce the work freq uen cy o f  the wirel e ss sen s o r  net work  also ma kes the n ode  after  singl e jump  coverag e  is  wi de and  cha n g e , which grea tly simplifies the network to pology. But the   cog n itive radi o technol ogy  ha bro ught  many  ch a lle nge to   wi rel e ss sen s o r  n e tworks  [1 -2].  Wirel e ss  sen s or  network requi re s ne w algo rithm s  and p r oto c ols to a c hie v e the two  key  techni que s:  cog n itive ra d i o spe c trum   sen s in g a n d  dynami c   ch annel  switchi ng. Fo r e n e r g y   con s trai ned   wirel e ss  se nsor n e two r k, to  be  su cce ssfu l  introd uctio n   of co gnitive radio te ch nolo g y,  not only to  achi eve the s e two te chni que s, more t o  re du ce the  ene rgy con s umptio n in  the  pro c e ss of im plementatio n. Spectru m  se nsin g to  sho r t en the sle ep  time of sen s o r  node s which  increa se th burd en  of the  nod es to  mo nitor  cha nnel  for  the exch a nge of  test re sults  an traff i c.  Inevitable det ect errors  and will ca use t he sensor  net work  confli ct  with major customers, furt her  increa se the  addition al en ergy co nsum ption. In addition, freque nt  cha nnel switch also con s u m es  a lot of energy. Becau s e  often exist multi path fad i ng wirele ss  comm uni cati on enviro n m ent,  hidde n terminal a nd time -varying  characteri stics,  in  this  enviro n ment, the in dividual i s   ra the r   difficult to ca n reali z e a ccurate  spe c tru m  sen s in g. The use of sp ace dive rsity cha r a c teri stics,   adopt the m e thod of multi p le u s er  co o peratio a w a r ene ss can e ffectively overco me the  ab ove   probl em s impact on the reliability of spectrum sensi ng.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  101 – 1 0 9   102 As a result, of this study is  to assess  the economi c  feas ibility of using the m u ltipath  proto c ol avail ability and in cre a sed ba nd width an se veral mobil e  operators.  Th roug h the use of  co st-be nefit  analysi s , si n g le path  sel e cti on  model  is to d e vel op mo re p a t h agreeme n t.  Demo nst r ate  the use of th e model, there are two  po tential mobile  application scen ario s, fro m   increasing av ailability or bandwi d th. In the following  sections, we will  discuss the i s sues in detai l.      2. Our Propo sed Me thod olog y  and Approac h   2.2. The Sensor Ne t w o r Spectr u m Detec t ion   With the  de velopment  of wi rele ss  co mm uni cation,  wi rele ss  sp ectru m  h a become   increa singly  scarce, but some of the freque ncy s p e c trum utilization is not filling urn. For m o re  effective to i m prove  sp ectrum  utilization, nee d to  further impr ove the tra d i t ional spe c trum  manag eme n t method, therefore, whi c use d  in co gni tive radio sp ectru m  analy s is  strategy h a become a  hot  resea r ch topi c [3]. Cog n itive radi o spe c trum ca n be  de tected a nd  ca n be a d ju sted  according to  the use of th e co rrespon d i ng an ne techni que i s   an effective u s e of  spe c tru m Automatic  sp ectru m  dete c tion the b a si s of a va riet y of cog n itive wi rele ss sensor  network  coexi s tence, but how to m a ke the  spect r um detection is more reli ab le is  still a research hot spot.  In fading   cha nnel, the  mult ipath effe ct, shado effect  and l o cal inte rfere n ce  will  cause the   sign al   to noise ratio  range i s  lower than the thre shol d, tests are not co mplete so a  singl e wirele ss  sen s in g tech nology is  unreliable. But d ue to differ e n t  position  sig nal inten s ity in the network, if  colla boration  for di strib u te d dete c tion, t h rou gh  th e n e twork  ca n a v oid dete c tio n  could  not  be   compl e ted. S uppo rt ve ctor  machi ne i s  a  kind  of   b a sed   on stati s tical  learni ng mod e an d stru ctu r e   risk minimu m  princi ple of machi ne lea r ning metho d , is widely u s ed in statisti cal cla ssifi cati on,  appli c able  to  linear  sepa ra ble a nd li nea r insepa rabl with u nde r th e small t r aini ng  sam p le can   obtain the  ch ara c teri stics  of the go od  cla ssifi cati on  effect. The S V M cla s sifier ca n be  u s ed  to   training th e time-d omain  si gnal spe c tru m . At the  same time after using  com p ression p e rce p tion   spe c tru m  det ection p r o b le m can b e  tre a ted as li nea r insep a rable  ca se cl assification problem  [4].  In the spe c trum sen s ing  algorith m  ba sed  on com p re ssi on perceptio an d energy  test, the   comp utationa l complexity of syst em are  mainly con c entrated in th e recon s tru c ti on of the sig nal,  so we  try  to avoid  the co mpre ssed sig nal  re co nst r u c tion a nd di rect u s e o b se rvation sequ e n ce  test spe c trum . In the formula one, we d e fine the obje c t i ve function.     02 ,: , , , N x zx R x s s k s R                                                         (1)    Observation   matrix is  Ga ussian  ra ndo m matr ix, an d the  spa r se  matrix is o r thogo nal   matrix, the two irrel e vant, and  com p re ssed  sen s in g   matrix with i s omet ric  co n d itions fo r la rge  probability constrai nts.       22 2 22 2 11 s ss                                                                       (2)    Here we only  care abo ut the cla s sificati on of the sa mples  and n o t to reco nst r uct the  origin al time  domain  sig n a l , so do es  not  need to  kn o w  the  spa r se  matrix. So in  the time dom ain   sign al in a transfo rm do m a in with  kno w n spa r se feature s , dire ct  obse r vation  matrix is u s e d  to  cha nge the t i me domai n sign al is ma pped to a d o main, an d in the ob serv ational do ma in   cla ssif i e r  t r ai n i ng an d s a mp le cla s sif i cat i on,  it pe rformance an d di rectly  to c l as sify  performanc e   clo s e to the origin al time domain  sign a l . In the  archi t ecture  of wireless sen s or  netwo rk, a la rge   numbe r of  sensor nod es are ra ndom ly  distri buted  i n  the m onito r ed area,  to test  the nee d   of  physi cal qu a n tities, these  sen s o r  nod es in a c cord ance with th e self-org ani zation m ode  of  netwo rk, with  the method  of multiple ho ps to tran smi t  data to monitoring cente r  or the Intern et,  use r can m onitor cente r  for wirele ss sen s o r  net wo rks or the Int e rnet [8]. As a result of the  comm on  sensor nodes communi cation  ability is weak often  in wireless sensor networks based  on regio n  divi ded i n to ma n y  clu s ters, e a c clu s ter to  set u p  a  com m unication  a b ility stron g  n ode  as the  clu s te r hea d, clu s t e r he ad is  re spo n si ble for colle cting int e re st within t h is  cluste r n o de,  and then thro ugh multiple  hop s way to tran sfer  the in formation to the gathe ring  node, the no de  is re spo n si ble  for the excha nge of inform ation with the  outside  worl d [9].  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Re sea r ch on  Senso r  Network Sp ect r um  Detectio n Te chn o log y  ba sed on… (We n zh un Huan g )   103 Wirel e ss sen s or network and cellula r mobile  tele p hone  n e two r k,  wirele ss  l o cal are a   netwo rk an other t r aditio n a l wi rele ss n e t work u s in t he wirel e ss si gnal com m un ication, but  th ey  have differen t  feature s  a n d  de sig n  go a l s [10]. In th e  wirele ss sen s or net wo rk,  in ad dition to  a  small  numb e r of nod es ne ed to m o ve  beyond, m o st  node are stationary, an d gen erally in  a   state of m obil e  cellula r mo bile telep hon e net work  users,  ho w to  e n su re th at th e u s er call qu ality  in mo bile  ca se, at the  sam e  time th e u s e of th e m a ximum  save  b and width, i s   a cellula r m o bile  telepho ne n e t work n eed  to solve the  p r oble m . S upp ose  in  a na rrow  ban d cog n itive in  sen s or  netwo rk hav e a  prima r use r , it allo ws  se con dar use r s u s e th e spe c trum  i n  spe c trum  free   circum stan ce s. In orde r to make full use of sp e c tru m  resource and do es not  affect the main   use r s,  seco n dary u s e r must  be  abl e to q u ic kly  and  accu rate ly perceive t he p r e s en ce  or  absen ce of u s er  sig nal. In orde r to imp r ove c ognitiv e  perfo rma n ce, ordin a ry seco nda ry use r 's  perceptio n of  the lo cal  inf o rmatio n tra n s mitted to  th e fusi on  ce nter, a c cording  to the fu sio n   cente r  re ceiv es the info rm ation of ea ch  node in the j udgme n t [11]. Each sen s o r  nod e sp ect r um  perceptio n ca n be reg a rde d  as a  bin a ry hypothe sis te st probl em.         0 1 , , k k kk nH xn s nn H                                                                            (3)    Traditio nal e nergy dete c ti on method first  re ceived  after the sa mpling si gnal  modulu s   squ a re, the n   the ene rgy a c cumul a tion b y  using  statist i cs,  comp ari n g with the  de cisi on thresh old   finally and make s a ruli ng  whi c h is  sho w n in the formula four.     1 0 : : CED C ED CED C ED HT HT                                                                                          (4)    Con c lu sion  b y  statistical knowl edge: if t he n i nde pen dent rand om  variable s   are   subj ect   to Gau ssi an  distrib u tion, i s  that  the  su m of the squ a re s of the  rand om vari a b les to  deg re es of  freedo m for  N card  dist rib u tion [12]. When the  average  N ra ndo m variabl es  n o t ze ro, they  pose  of the sum  of the sq uares  of  the chi - sq uare  ra ndom  variable s  a r e  subj ect to th e ce nter. Wh en   the ene rgy a c cumulatio n  points  whe n  N is la r ge e n ough, the u s e of central limit theorem,  chi- squ a re di stri b u tion ca n be  approximate to Ga u ssi an di stributio n den oted as the fo llowing.       2 22 1 24 0 :~ , 2 :~ , 2 CED CED H TN P N P HT N N                                                                  (5)    Becau s e  of v a riou s cogniti ve nod e di stri bution s  in  different  ge ogra phical lo catio n , sig nal   sampli ng, the  perceptio n o f  the starting  time is  not n e ce ssarily  synch r on ou s. At the same ti me,  the pe rceptio n to the fu sio n  center data  tran smi ssi on  between  no des w hen  asked  delay i s   not   the sam e , these factors will seri ously affect the sy nchronous collaboratio n sensory perception  perfo rman ce  of the algorith m . In addition, the si gnal in  a certain p e ri od of when to  appea r, whe n   to exit in th spe c tru m  i s  u npre d icta ble,  this  m a y re su lt in the  ph ase spe c trum  p e rception   sig nal had al re ady  disa ppe are d . Data fu sio n  cent er  usin g Bayesi an  optimal d e ci sion rule s of  the  likeliho od  rati o as the  wei ght of ea ch  soft deci s i on,  and a c co rdin g to the  stati s tical fe ature s  of  authori z e d  spectrum o c cupied mo del,  the sen s o r y information  from the asy n ch ron o u s  d a ta  fusion,  reali z e the  sign al i s  ab out the  existen c of  a ce rtain  sp e c trum  soft d e c isi on, so a s  to   compl e te the  function of  coop erative spe c trum   sensi ng. In the formula  6, we defin e the   comp re ssion sampli ng  eq u a tion.    1 N ii i x so r x s                                                                            (6)    The ob se rvation se que nce ,  resultin g fro m   the com p ressed  sen s in g is num eri c al data,  and i n  the  p r o c e s s of  cla ssi fier trai ning  n u meri cal  larg er  data i n  the  data  set  play s a  lea d ing  ro le,  influen ce of training   to g e the  p e rfo r mance  of th e cl assifier.   Signal o b servation sequ e n ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  101 – 1 0 9   104 norm a lization  pre p rocessin g to inte rval,  avoid bi g dat a in th e d a ta  set pl ays  a le ading  rol e  a n d  at  the sam e  time re du ce the computati onal  comp l e xity. Collaboration with ex isting  sequ e n tial  detectio n  often only does  seq uential de tection  in FC,  and CSDS  method in ea ch no de to do a   first ord e r pe netration te st. This is because for a  certain pe riod  of logarithmi c  likelihoo d ra tio,  con c rete dat a may be ab solute valu e is very sm all,  if need to directly uplo a d  the logarith m ic  likelihood rat i o to F C , for the impact  of judgm e n t  is ve ry  sm all, but it  consume s  m o re  colla boration  overhe ad [13 - 14].   At the beginn ing of each ti me slot, all node s to che c k wh ether th ere is d a ta transfe r: if  not, the network  within the  time slot to  enter  a do rm ant state; Spectr u m  dete c tion. Otherwi se,  the  net work bega a sig n i ficant cha r a c teristics of  wi rele ss sen s or network i s  t o  have  a la rge  numbe r of i n tensive di st ributi on  of sensor n ode s and this to pology is ve ry suitabl e for  coo perative spe c tru m  det ection.  Coop erative spe c trum dete c tio n  than the  non-co ope rati ve  spe c tru m  de tection ha highe r reli ab ility, es pecial l y in a multipath fading  and shad o w   comm uni cati on environm ent [15]. Assume that all  s e ns or  no d e s  in   w i re les s  s e ns or  ne two r coo perative spectrum dete c tion on a ch annel at  the same time. T he sche dulin g node an d the  test re sult s o f  each  nod in the fusi on  and d e ci sio n , get the  whole n e two r k of the final  test  results. All  da ta in th e p r o c ess of  testin g  thro ugh  pu bli c   cont rol  ch a nnel t r an smi s sion  of  wirele ss   sen s o r  net wo rk. If the dete c ted a m a in u s er  ch ann el is idle, ea ch  sensor n ode in  the letter on  to  sched uling  n ode to t r an smit data. Th roug h t he  re ply to co nfirm wh en the  frame i n  d a ta  transmissio n,  the sen s o r   n ode and data   tran smi ssi on  sche duling  n ode s a r kn o w re sults. If  the  sen s o r  netwo rk tra n smi s si on to the main use r  ch ann el is busy sta t e, in the current time slot for  the re st of time to enter  a dorm ant st ate, wait  until  the next time slot ra n test spect r um. T h e   Figure 1 illust rates thi s .           Figure 1.   The Depl oymen t  of the  Sensor Net w o r k S pectrum Dete ction       2.3. The Cog n itiv e Radio Net w o r k   Wirel e ss se n s or  net wo rk  is comp osed of  set  com posed  of a la rge  num ber o f  sen s o r deploye d  in monitori ng area of the wireless  network and it can  be used for  colla boration  to   perceive, col l ection a nd  pro c e ssi ng n e twork  coverage of the  area  of perceptio n obje c informatio n, and sent to the co ntrolle r.  Senso r  nod es st ru cture  will be de sig ned a c cordi n g to  different  ap plication scena rios,  the stru cture of  the wirel e ss sen s or  network node i s  used  to   descri be  the different  pe ri ods and different  types  of sen s o r  no de s. The  role  o f  powe r  supp ly  module i s  to  provide  ene rgy to all sen s or no de s, typically the initial ene rgy of sen s o r  no de s is   equal, but in  orde r to gua rantee the tra n smi ssi on  task, gateway and the initial value of the base   station is l a rg er. Informatio n pro c e s sing  module  i s  co mposed of two part s  of the  comp uting a nd  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Re sea r ch on  Senso r  Network Sp ect r um  Detectio n Te chn o log y  ba sed on… (We n zh un Huan g )   105 stora ge,  the sensor node   itsel f, the  colle cted d a ta a r e  stored in  me mory. Clu s te r head  and  ba se   station is u s e d  to calculate  function, use d  to  allocate  and man age  the informatio n tran smissio n   and  will a c ce pt the info rm ation fusi on  p r ocessin g . Se nso r  mo dule   main d u ty is t o  of all  kind o f   informatio n collectio n and  monitorin g  environ m ent.  After the commissio ning  of the wirel e ss  comm uni cati on mod u le,  all se nsor n o des  ca n a c complish the  comm uni cati on bet wee n   each   other, wo rk together a nd m onitorin g  tasks.  The features  of the cog n itiv e radio n e twork  coul d b e  summ ari z e d  as the follo wing. (1 Se n s or  no d e s  ar e  us ua lly d i s t r i bu te d in  ve r y  ext ensive  areas, in ord e r t o  co mplete  the  perceptio n of the real wo rld, high den sity, sens or n ode depl oym ent is also v e ry intense. The  whol e wirele ss  sen s o r  n e twork  syste m  reliabilit y and qu ality of work rely  on larg e-scale,  redu nda ncy   of emb edd ed  devices to  work togeth e r  to  implem e n t and  imp r o v e. In this way,  throug h pe rceived inform a t ion in the view of the di fferent spa c sig nal-to - noi se ratio is bigg er.  In  a large  amo unt of info rmation, di stri buted  pr o c e s sing  metho d  ca n effe ctively improve  the   accuracy of t he monito ring , and lower p r eci s io re qui reme nts for  a  single  se nso r  nod e. Due t o   the pre s e n ce  of large am o unts of re dun dant nod es,  t he syste m  fault toleran c e.  (2) Ea ch  sen s or  node in the wirel e ss sen s or network is random di vi sion in monit o ring a r ea, th e location of the  node ca n't accurate  lo cation  in adv ance,  t he n e ighb or  relat i onship b e tween n ode are   unpredi ctable ,  this requi re s that e a ch  sen s o r  n ode  itself ha hi gh ability of  self-o rg ani zat i on  whi c h ca n a u tomatically  config ure a n d  automat ic  manag eme n t, through the  netwo rk p r ot ocol  and topol ogy  control me chani sm auto m atically form forwa r di ng  monitorin g  d a ta more  wireless  netwo rk.  (3)  Comm on ca ble co mmuni cation di stan ce of sen s o r  node s, in a  few meters to  hund red s  of  meters. Nod e s  can comm unicate with  i n  your comm unication wit h in the sco p e  of  the adjacent node s. But if  you need to communi cate   with more tha n  its commu n i cation rang e of  the othe r n o des, yo u mu st pa ss by  other  nod es  fo rwa r di ng  rout ing. The  mult i-hop  routing  of  wirel e ss  sen s or net wo rk i s  the com m on  netwo rk  nod e coll abo ratio n , that is to say, sometime sen s o r   nod es nee d to  a c as th sp on sor  of the  info rmation, fo rwardin g   and  th e reci pient th e   three  role s [1 6]. (4) Sen s o r  netwo rk i s  di fferent fr om t he add re ss centere d  to th e Internet, it is a  task-ba s e d  n e twork a nd it s aim i s  to o b tain the d a ta inform ation.  Senso r  n ode s in a  network of   all use seria l  numbe r id entification, t he  net work  node  numb e r  is u n ified  depe nd s on  the  comm uni cati on p r oto c ol  o f  the  system.  Una b le to   det ermin e  the position of the sen s o r  nod es in  advan ce, the  se rial n u mb er of  sen s o r   node s a r de pendi ng o n  t he sy stem  dynamic allo cat i on,  namely nod e  numbe r and  the node p o s ition is n o  n e ce ssary lin k betwee n  the  two. (5) Se n s or  energy  suppl y in the  wi rel e ss  sen s o r   n e twork is  u s ually carry from its o w b a ttery, on ce t he  battery run s  o u t, that the se nso r  no de will  not  be able t o  contin ue to  work. Extend  workin g ho urs  of all nod es,  therefo r e, tha t  mean s the  whol e pr olon g the  workin g life of the  wirel e ss  sen s o r   netwo rk.  The  node  in the   data tra n smission  pha se  is  the con s um ption of e nergy, this requ est s   us in th e ca se of  compl e te the task doe s not  affec t  as  far  as  poss ible  to reduc e   data   transmissio n, so as to a c hieve the pu rpose of  save  energy and  prolo ng the li fe of the wh ole   netwo rk [17].   In the Intern et of thing s an a w a r en ess of  sen s in g  node will e n vironm ent, so ofte appe ar this  ki nd of conditio n , namely pe rce p tion no de s in a netwo rk, sign al is al ways le ss than   spe c tru m  allo cation  and it  greatly redu ces the  benefi t  of a single  use r  pe rcepti on [18]. Nod e and pe rceptio n of the Internet of things i s  num ero u s,  so the la st of the  algorith m  is propo se d in  th e   n e x t c h ap te r  w e   co ns id er  s p ec ific  s p e c tr um  u s ers pe rcepti on d e man d   of the o b je ctive  function, go a l  is to minimi ze the p e rce p tion of  the failed to satisfy the user b enefits. In the     Figure 2,  we  sho w  th e flo w chart  of the   propo se d method. Each  use r  perce ption expre s sed  with   a nod e, if two users p e rception  o r   con f licts bet wee n  the interfe r e n ce  and th en  these  two  users  can not u s e  th e same  freq u ency  at the  same time,  th e ne ed to  a d d  a  ca ble  bet wee n  two n o des.  Clou comp u t ing is the  core of th e Internet of  thin gs i n telligent i n fo rmation  an alysis.  The  u s of  cloud comput ing technology, make  the real-time dynamic manage ment of hundreds of millions  of various types of obje c ts.  With the developme n t of  the Internet a pplicati on, the increa se of the  numbe of th e termi nal,  can p r o c e s mass info rm ation, with  th e aid  of  clou d computin g  for   auxiliary deci sion-making  whi c will promote the in formation processing ab ility. Therefore, as  kind of virtu a lizatio n, clo ud com putin g soluti o n  of hard w a r e a nd software  operation, it can  provide th e Internet of thi ngs  with efficient co m putat ion, storage  cap a city , pro v ide extensiv e in   the link of the  Internet of things n e two r engin e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  101 – 1 0 9   106     Figure 2. The  Flocha rt of the Propo se d Algorithm       From  the  poi nt of the Int e rnet  of thin gs  appli c atio ns, thei con s tru c tion i n d u strie s   are o f  the   system, is  no t convenie n t to a variety of busin es s ex pan sion, con s tru c tion  stan dard, if there  is  no unifie d  sta ndard Interne t  access, inte gration  ma n a gement pl atform, the Intern et of things  will  be be ca use  of differen c e s  in vario u s in dustri e can't  pro d u c sca l e effect, in crease the  use  of  compl e xity and  co st. At the  same  time there i s  ev en a  coll ecti on an d a  col l ection i s   already  assign ed fre q uen cy ban d, said i n  a c cord with t he  co nstrai nt condi tions a nd the  distri bution  of   target un der t he premise of  a colle ction  of freque nci e s assig ned to  the use r  pe rceptio n. Another  colle ction  can  be descri bed  using  spe c trum . The form ula 7~8 defin es the p r ocess.    11 Mk s idle q q qq NM N N i j                                                                                 (7)    1 / k bs s b ii j j PP                                                                                          (8)    Due to th e u s er at the  sam e  time, in the   posse ssive spectrum  sp a c e perce ption  can not  prod uce inte rfere n ce to prima r y use r s, and pe rce p tion of use r s and the  main locatio n  is   con s tantly ch angin g , so th e perce ption  of differ ent u s ers, its  ca use f r equ en ci es a r gene rally  not the same.  Network laye r acco rd i ng to  the perceive d  extensi on o f   busin es s ch ara c t e ri st ic s,  t o   optimize the  netwo rk fea t ures, b e tter realiz e the  conte n t and  the comm uni cation b e twe en,  conte n t and comm uni cati on amon g the peopl e a s  well a s  interpe r son a l communi catio n , it  requi re s m u st establi s an  end -to-e nd  global  netwo rk. The r are  a lot of e quip m ent a c cess  in   the Intern et o f  things, i s   ubiquito us acce ss,   heterog eneo us a c ce ss. E a ch  u s e r  pe rceptio has  the two corresp ondi ng collectio ns, n a mely ea ch  node h a two sets a s so ciated  with it.  Perception  of users in  certain time  a nd  spa c ca n  be u s e d  o n  t he  spe c tru m   of a colle ctio n of  resou r ces, i s   the availabl spe c tru m  mat r ix. Sens in g spectrum  se ction in the  u s e r  a c cess to th colle ction,  wil l  not affect th e main  users or ot h e perceptio n. Spectrum is  usuall y  divided into  a  seri es of orth ogon al sub b and, the main use r s ta ke up one of the band, to a certai n po wer to   comm uni cate  and there i s  no interfe r en ce betwe en fre quen cy and freque ncy ba n d  [19-20].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Re sea r ch on  Senso r  Network Sp ect r um  Detectio n Te chn o log y  ba sed on… (We n zh un Huan g )   107 3. Experimental An aly s is and Simulation   In this sectio n, we   cond uct nume r ical  si mu lation  on  the p r o p o s ed   methodol ogy  to test   the feasibility  of our approach. The sim u lation pl atform is: PC wit h  2.43GHz  CPU, 8GB RA M,  Wind ows 7  o peratin syst em an d MAT L AB R20 13a  spe c ial  editi on. Du e to t he inte rfere n c phen omen on  of wirele ss, within the  clu s ter afte clu s ter h ead, if the dista n ce  betwe en the m  is  less than the  cluste r ra diu s , can p r od u c e inte rfe r e n c e bet wee n  clusters. Seco ndary the cl o s er   the di stan ce  between th e cl uste r h e ad, then t h e  interfe r en ce  between th e cl uste rs wi ll be   stron g e r . It  may even  cause m e ssa ge  retra n sm i ssi on, le ad t o  ad ditional   energy  co sts. So,  setting up seco nda ry clu s terin g  linea r wirele ss  se nso r  network protocols in  each subn et  irrig a tion are a , to compre hen sive co nsideratio n of cluster  comm u n icatio n ene rgy con s umpti o n   and comm un ication dista n c e and clu s t e r comm uni cation  covera ge  ove r lap b e twee the  t w o   comm uni cati on interfe r en ce p r obl ems.  First of all, the forme r  in itial cluste r n u mbe r  is 1, t he  average which  is  0.5,  effectivel y reduc e   the c h oice scope of  c l us ter heads .  Mak e  a c l us ter head  in a  rea s on a b le rang e. Beca use of th e improvem ent after  c l us tering algorithm in the initial  clu s terin g  i s  i n trodu ce co nne ctivity, so cho o se  re aso nabl e initi a l clu s te r he a d s. To o mu ch of  the o r iginal  al gorithm  to fo rm cl uste nu mber an clu s ter st ruct ure  is mo re f r ag mented,  and   the  improve d  alg o rithm of clu s ter numb e r i s  6, the fo rmation of clu s ter  stru ct ure si ze  is rea s o nabl e,  good net wo rk conne ctivity; Second in th e final cluste r head ele c tio n  sea s on 4 times pe r clu s t e head  ele c tion  pro bability in cre a sed. Alth ough  co mpa r ed with  the o r iginal al gorith m  improves t he  electio n  e r ror proba bility in cre a se  2 time s. But d u e  to  the introdu cti on of  conne ct ivity in advan ce  to en su re th e final  clu s te r h ead  ele c ti on i s  i n  a  re aso nabl sco pe, so th e a c cura cy  will  not  redu ce, an d the algo rithm  can p a ss fewer iteratio el ects the final  clu s ter he ad s. In the Figure 3,  we  sh ow the  experi m enta l  com p a r ison  of the  average tran smi s sion  po we r p e rform a n c e, t he  corre s p ondin g  cu rve s  a r e  the metho d s pro p o s ed  by  us  and  by the literature s  of [4-7]. In t h e   Figure 4, we  sho w  the experim ental co mpari s o n  of the sum rate and the addit i onal refe ren c e   method i s  p r opo sed  by [9] as th e mo st  the rig h t si d e   of the curve.  To test th e ro bustn ess of t he  algorith m , we  dem on strate  anoth e r set  of expe riment  as the  Figu re 5  and  6,  re spe c tively. From  the expe rime ntal re sult,  we could  ea sily  co ncl ude  tha t  our metho d   perfo rms  well . Com pared  with  the othe r stat e-of-th e -a rt al gor ithm s, ou r method ology  achi eves th e  better p e rfo r mance a nd t h e   stron g e r  rob u s tne ss. As for the accu ra cy , our  method ology enha nces the traditio nal one s by the  degree  of the  23%. As for t he time -con suming,  our  al gorithm  redu ces th e ove r all  time  con s um ed  in the extent of the 21%. The simu alatio n result is sati sfacto ry.            Figure 3. The  Experimental  Result on Averag Tran smi ssi on  P o wer   Figure 4. The  Experimental  Result on the Sum  Rate       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  101 – 1 0 9   108       Figure 5. Re sult on Averag e Tran smi ssi on  Power Set Two  Figure 6. The  Experimental  Result on the Sum  Rate Set Two      4. Conclusio n   In this pap er ,  we cond uct  theoreti c al a n a lysis a nd n u m eri c al  simul a tion on the  sen s o r   netwo rk  spe c trum detectio n  technol ogy based on  co g n itive radio network und er  the environm ent  of Internet of  Thing s As a nother  revolu tion of  inform ation indu stry , wirele ss  se nso r  network  the   logical information world  and the o b j ective phy si cal  worl d to gethe r ,  ch an ged the  way  of  intera ction be tween hu man  and nature, the impa ct on human a r e compa r abl e to those obtain e d   with the em e r gen ce  of the Internet.  Al ong  with the  increa singly  wide a ppli c ation of wi rel e ss   sen s o r  net wo rk, its  se cu rity proble m s a r e b r ou ght  to the attention  of the peopl e, the se cu rity   probl em i s  n o t only rel a te d to the n e twork th con f identiality of informatio n, and i s  of g r eat  signifi can c e f o r the  stabl e  ope ration  of the net work  itself.  T i me  synchro n ization p r oto c ol i s   wirel e ss se n s or net wo rk  is an import ant part of  the many applicatio ns of wirel e ss se n s or  netwo rk, info rmation qu ery ,  for example,  target  tra c kin g , node p o siti oning, rely on  accurate time  synchro n ization, time synchroni zation  proto c ol is al so the f ound ation of many communi ca tion   proto c ol  run.  Therefore, th e safety of time sy n c h r oni zation  proto c ol is the  nee d of the wi rel e ss  sen s o r  net work  and  sta b le ope ratio n  whi c h i s  also the f ound ation of  multi-ch ann el  comm uni cati on. Our pro p o se meth odol ogy solves th e issu es well whi c h co uld be refle c ted from  the experime n tal result. In the near future, we  plan to use the network optimi z ation theo ry to   modify the cu rre nt method  to obtain better re sult.       Ackn o w l e dg ements   This wo rk is financially sup porte d by t he scientific rese arch  program of Shaanxi  Provinci al Educatio n De pa rtm ent (Program No. 14 JK 2156 ).      Referen ces   [1]  T  Ali, P Siddi q ua, MA Mati n.  Performanc e e v alu a tion  of d i fferent mo dul ati on sch emes fo r ultra  w i d e   ban d s y stems.  Journ a l of Elec trical Eng i ne eri n g . 201 4; 65(3) : 184-18 8.  [2]  H W ang, J Wang.  An effecti v e imag e repr esentati on  met hod us in g ker nel cl assificati on . T he 26th   Internatio na l C onfere n ce o n  T ools  w i t h  Artifi cial Intel lig enc e. Limasso l (CY). 2014: 85 3-85 8.  [3]  A Massouri, L  Card oso, B Guillo n, et al.  Cor t eXlab: An o p e n  FPGA-based  facility for testing SD R &  cogn itive rad i o  netw o rks in  a repro duci b l e  enviro n m ent .  2014 IEEE  Confer ence  o n  Comp uter  Commun i cati o n s W o rkshops  (INF OCOM  WKSH PS).  T o ronto, Cana da. 2 014: 10 3-1 04.   [4]  D Z hang, Q Liu, W  Xu. A ccess Conv er genc e of Mec han ical E qui p m ents to Het e rog ene ous   Net w orki ng E n vironme n t in In ternet of T h ing s  for Manufact u rin g Journ a of Conv erge nc e Informatio n   T e chno logy . 2 013.   [5]  KE Ale x and er. Barriers  an ena blers  to d e l i ver y  of th e h e a lth y  ki ds ch ec k: an a n a l ysis  informe d b y   the theoretic al  doma i ns fr ame w o r k an d com- b mode l.  Im plem entation Science . 201 4; 60( 6): 396-4 15.   [6]  Z  Guo,  X W a n g , J T ang,  Li u, Z  Xu, M W u , Z  Z hang.  R2:  An  app lic ation - level  ker nel  fo r record  a n d   repl ay T he 8th USENIX c o n f erence o n  Operatin g s y stem s desig n an d impleme n tatio n .  San Dieg o ,   CA (US). 2008:  193-2 08.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Re sea r ch on  Senso r  Network Sp ect r um  Detectio n Te chn o log y  ba sed on… (We n zh un Huan g )   109 [7]  H Skin nemo e n . Introducti o n  spec ia l iss ue o n  dv b-r cs2.  Internati ona l Jo urna l  of Satel lite   Co mmun icati o ns & Netw orkin g . 2013; 3 1 (5): 199- 200.   [8]  AM Shah, S Z hang, C Mapl.  Cog n itive  ra dio  netw o rks for  Internet  of T h i n gs: App licati o n s , chal len g e s   and fut u re . T he 19th  Intern ation a l C onfer en ce on  Au tomat i on  an d Com p uting (ICA C). L ond on (GB).   201 3: 1-6.   [9]  M Gechev, S.  Kasabov a, A D  Mihovska,  et al.  N ode   d i s c overy and   i n terpretati on in  unstructure resourc e -const r ain ed e n vir o n m e n ts . T he 4th Internati o n a l  Conf. on W i r e less  Commu n., Vehicu la r   T e chnolog y,  In formation  T heor y a nd A e ros pace  & El ectro n ic S y stems  ( V IT AE). Aalbor g(DK). 2 014:   1-5.  [10]  F  Antóni o, L   Migu el, O R o dolfo,  et a l Cha nne l Av ail abil i t y  Assess ment for  Cog n itive  Ra dios .   T e chno log i ca l Innov atio n for  the Internet of T h in gs.  Sprin ger  Berlin H e id elb e rg. 201 3.  [11]  F Antóni o, L  Mi gue l, O R odo lfo,  D  Rui,  B L u i s . Cha n n e l Av a ilab ilit Assess ment for  Co gni tive R adi os .   T e chno log i ca l Innov atio n for the Internet of T h in gs . Sprin ger  Berlin H e id elb e rg. 201 3.  [12]  A Aijaz, M  T s hang ini, M Nak hai, et al. Ener g y -E ffici ent Up l i nk Res ource  Alloc a tion i n  L T E Net w orks   W i th M2M/H2 H Co-E xisten ce Un der St atistical QoS  Guarant ees.    Co mmu n ic ations IEE E   T r ansactio n s o n . 2014; 6 2 (7): 235 3-23 65.   [13]  J Le ithon,  JL T eng, S  Su n.  E nergy  exch an g e  a m ong  b a se   stations  in  C e llu lar  Netw ork  throu g h  the  Sm art Grid . 20 14 IEEE Intern ation a l Co nf. on Commu n., (ICC). S y d n e y  ( A U). 2014: 4 0 3 6 -40 41.   [1 4 ]   AM Al b e r ti . A co n c e p t ua l - d r i v en  su rvey o n  fu tu re  in te rn e t  re qu i r e m e n t s, te ch no l o g i e s , and  chall e n ges.  Jo urna l of the Bra z i l i an C o mput er Society . 20 1 3 ; 19(3): 29 1-3 11.   [15]  M Usman, I Koo. Secur e  co oper ative sp ec trum sensin g for the co gnitiv e  radi o n e t w or k using  no n- uniform reliabilit y .   Scientific W o rld Jo urna l . 2014.   [16]  C W an, X F eng, IN Center ,  ZT  Colle ge. Accurate dete c tion of dos attacking si gn al bas ed  o n   spectrum al iasi ng pre- distortio n  effect.  Bulleti n of Science &  T e chno logy . 2 014.   [17]  HP Cor por atio n. A n e w  i n tr usio n d e tectio n s y stem b a s ed  on c l assific a tion  al gorithm  in  w i re les s   sensor n e t w ork .   Journal of El e c trical & Co mp uter Engi ne erin g . 2014.   [18]  JH Martin,  LS   Dool e y , KCP   W ong.  New   Cross-Lay er  D y na mic  Spectr um Access  Ar chitecture  for  T V  W h ite Sp a c e Co gn itive  Radi o A ppl icat ions . Inte lli ge n t  Sign al Pr oce ssing  Co nf. L ond on (GB).  201 3: 1-6.  [19]  Z hang,  Hu i y in g ,  Hon g zu o L i Xi ao  Do ng ya,   Cai   Ch ao. P e rformanc e A nal ysis of  Differe nt Mod u lati o n   T e chniques fo r F r ee-Space  Optical Comm unic a tion S y st em.  T E LKOMNIKA (T eleco m mu nicati o n   Co mp uting El e c tronics an d C ontrol).  20 15; 1 3 (3).  [20] Indra w at i,  Irme il ya na, F i tri  Ma ya Pus p ita,  Ok y  San j a y a.  Internet Prici ng o n  Ban d w i dth F unctio n   Dimin ishe d With  Increasi ng  Ba nd w i dth  Utilit y Func tion.  T E LKOMNIKA (T ele c ommunic a tio n   Co mp uting El e c tronics an d C ontrol) . 20 15; 1 3 (1): 299- 30 4.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.