無線傳感器網(wǎng)絡(luò)干擾拓?fù)浼捌渎酚蓞f(xié)議研究.pdf

1、傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展為中高速傳感器網(wǎng)絡(luò)(MiddleandHighRateWirelessSensorNetworks，MHR-WSN)，需要對多媒體、視頻、音頻、文件傳輸?shù)榷嘣瘮?shù)據(jù)進(jìn)處理，數(shù)據(jù)量巨大，要求的數(shù)據(jù)傳輸率高，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)鏈路使無線信號在傳輸過程中易受到節(jié)點(diǎn)的干擾影響。對于節(jié)點(diǎn)能源嚴(yán)重受限的中高速傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，QoS保證、能量有效性及可靠性傳輸成為了衡量網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)。該網(wǎng)絡(luò)可以與傳感技術(shù)、分布信息處理、互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)，

2、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合，在軍事國防、工農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多領(lǐng)域都有著廣闊的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。因此，研究低干擾，高能效的中高速無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有十分重要的意義。
　　 無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間是通過自組織無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸?shù)?，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中易受到同構(gòu)或異構(gòu)的干擾，加上傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署要求和空間的能源和帶寬的限制，使得網(wǎng)絡(luò)中的傳輸性能受到嚴(yán)重影響。為了滿足中高速傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的要求，研究減少節(jié)點(diǎn)之間復(fù)雜的無

3、線信號的干擾拓?fù)浼捌渎酚蓚鬏攨f(xié)議就變得尤其重要。對中高速無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的干擾問題研究，目的是要提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信效率，減小網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)延，使得接收節(jié)點(diǎn)能夠正確接收所需要的數(shù)據(jù)，減小數(shù)據(jù)發(fā)送端重傳，降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，保證QoS。
　　 本文針對中高速無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的干擾，研究其干擾拓?fù)鋬?yōu)化控制技術(shù)和能量優(yōu)化的路由協(xié)議，主要工作有:
　　 (1)分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)干擾研究現(xiàn)狀，干擾的構(gòu)成及其特點(diǎn)，以及分析了干擾

4、的模型，并著重分析了干擾優(yōu)化控制拓?fù)浼案蓴_下的路由協(xié)議。
　　 (2)在研究已有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的干擾優(yōu)化拓?fù)淇刂扑惴ǖ幕A(chǔ)上，并考慮了干擾的拓?fù)淇刂茩C(jī)制，考慮許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中忽略干擾對拓?fù)淇刂频挠绊?，提出一種干擾感知的混合拓?fù)鋬?yōu)化控制算法，該算法首先根據(jù)隨機(jī)分布的傳感器節(jié)點(diǎn)的通信量和傳輸距離及干擾的關(guān)系，把高負(fù)載的相鄰節(jié)點(diǎn)連接較遠(yuǎn)的低負(fù)荷節(jié)點(diǎn)上，然后從最大發(fā)射功率的單位圓圖中計(jì)算GG拓?fù)淇刂茍D，再從YG圖中計(jì)算刪除G

5、G圖中單向邊得到最終的拓?fù)鋱D。仿真表明，提出的算法比其它算法能效更高，干擾更低，保證QoS。
　　 (3)基于無線鏈路的物理傳輸特性——有一定的干擾也能保證成功發(fā)送接收數(shù)據(jù)，提出一種干擾自適應(yīng)能量高效路由算法，該算法通過提高干擾節(jié)點(diǎn)能量或切換到干擾區(qū)以外信道，找出最小能量鏈路，來保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路徑能量總和達(dá)到最小或近似最小。為了防止干擾節(jié)點(diǎn)能量不斷提高而過快消亡，引入了一個(gè)能量置信度α。實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真表明，該算法能夠平衡全網(wǎng)絡(luò)能耗，