無線傳感器網絡性能評測體系及綜合實驗研究.pdf

1、無線傳感器網絡是近年來無線通信領域的一個研究熱點，其廣闊的應用前景被普遍看好。任何網絡技術的推廣、應用都必須以其質量保證為前提。無線傳感器網絡節(jié)點數量巨大，應用環(huán)境復雜多變，如何對這些應用研究成果進行評價和測試，以保證其在實際工作中穩(wěn)定高效，已經成為亟待解決的問題。本論文對無線傳感器網絡性能評測體系和綜合實驗進行了研究。
　　 首先本文對無線傳感器網絡性能進行了實驗性研究。在本實驗室開發(fā)的基于IEEE 802.15.4標準的無線

2、傳感器網絡平臺系統(tǒng)上，設計了上、下行鏈路丟包率的測量方案，通過大量的實測數據驗證了該方案的可行性和有效性。本文研究了丟包率和鏈路狀態(tài)、RSSI和LQI之間的相互關系，指出相對于RSSI，LQI的鏈路質量指示更加有效。利用這個結果設計了無線傳感器網絡的功率控制基本方案。另外在輪詢和CSMA/CA兩種機制下，測量了不同參數配置下的網絡吞吐量，對實驗數據進行了分析，比較了兩種機制的優(yōu)缺點和適用場景。
　　 然后通過OPNET仿真軟件對

3、星狀拓撲無線傳感器網絡性能進行了評測，分析了節(jié)點信息生成速率、節(jié)點個數對網絡性能的影響。針對IEEE 802.15.4 MAC協(xié)議中沒有考慮數據優(yōu)先級和缺乏網絡配置靈活性的缺點，設計了一種基于數據優(yōu)先級的信道接入方案，并通過仿真證明了該方案的有效性。該方案充分考慮了數據包的優(yōu)先級別，賦予他們不同的信道接入概率，保證其不同的性能指標要求。另外引入聚合因子，提高了節(jié)點發(fā)送數據的成幀效率和網絡配置的靈活性。盡管該方案是基于星狀拓撲網絡研究的，

4、但是它可以方便地應用于基于分簇的樹狀拓撲網絡，并且可以獲得累積效果。
　　 最后通過OPNET仿真軟件，對基于ZigBee標準的樹狀拓撲和Mesh拓撲的無線傳感器網絡性能進行了評測，采用的性能指標為MAC層吞吐量、平均路由跳數和端到端延遲。通過大量仿真數據研究了數據生成速率、數據包大小、是否采用ACK確認機制對網絡性能（端到端延遲、吞吐量、路由跳數等）的影響。在相同的仿真場景下，對樹狀和Mesh拓撲的網絡性能進行了比較。在網絡吞