桃園中無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信效能提高的研究.pdf

1、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)目前已在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)或野外等開(kāi)放式的環(huán)境時(shí)，效能成為制約無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用的主要因素。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的效能包含能量效率和通信性能，本論文的研究目的就是提高這兩個(gè)方面的工作效能。
　　當(dāng)前，樹(shù)木枝葉對(duì)無(wú)線信號(hào)損耗模型研究的數(shù)據(jù)來(lái)源存在著局限，各種模型對(duì)于不同樹(shù)種和頻率的擬合準(zhǔn)確度仍有差異，已有的研究不適合應(yīng)用于桃園，因此，本論文在桃園應(yīng)用環(huán)境下就這些模型進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究;現(xiàn)有的時(shí)間

2、同步協(xié)議應(yīng)用于桃園中的時(shí)候，存在全網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間同步和根節(jié)點(diǎn)如何獲得其他節(jié)點(diǎn)同步狀態(tài)保障機(jī)制不穩(wěn)定的問(wèn)題，通信協(xié)議導(dǎo)致模塊無(wú)線發(fā)送時(shí)間開(kāi)啟過(guò)長(zhǎng)、不能適應(yīng)鏈路質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化，為解決這兩方面的問(wèn)題，論文針對(duì)桃園的應(yīng)用要求設(shè)計(jì)了完整的時(shí)間同步協(xié)議和通信協(xié)議;將信噪比、鏈路質(zhì)量指數(shù)和數(shù)據(jù)包接收率融合作為鏈路度量方式已成為鏈路質(zhì)量估計(jì)器發(fā)展的新趨勢(shì)，當(dāng)前的此類鏈路質(zhì)量估計(jì)器存在估計(jì)準(zhǔn)確度欠準(zhǔn)的問(wèn)題，為克服這些不足，論文對(duì)鏈路質(zhì)量估計(jì)器進(jìn)行了符合新趨勢(shì)發(fā)

3、展的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　論文研究?jī)?nèi)容、研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)通過(guò)獲取無(wú)線信號(hào)路徑損耗、模型擬合和模型評(píng)價(jià)，尋找桃樹(shù)枝葉對(duì)2.4GHz無(wú)線信號(hào)損耗的最佳模型，在不同月份和不同高度，非零梯度模型最佳，相關(guān)系數(shù)均值達(dá)到0.942，均方根誤差均值僅為13.2dB。研究彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在作物和樹(shù)木枝葉對(duì)無(wú)線信號(hào)損耗模型的比較研究領(lǐng)域的不足。
　　(2)針對(duì)桃園的應(yīng)用環(huán)境，分析已有的時(shí)間同步協(xié)議和通信協(xié)議，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，形成

4、了泛洪-穩(wěn)定根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步協(xié)議和桃園中無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，魯棒性實(shí)驗(yàn)表明，泛洪-穩(wěn)定根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步協(xié)議在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能穩(wěn)定運(yùn)行并且在根節(jié)點(diǎn)失效的情況下仍具有較好的魯棒性。與時(shí)間同步的多跳(Multihop)通信協(xié)議的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，在除通信協(xié)議外其他條件都相同的時(shí)間段內(nèi)，桃園中無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議比時(shí)間同步的多跳通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包有效接收率的平均值提高12.9％。
　　(3)用桃園現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)幾個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量估計(jì)度量方式進(jìn)行

5、了擬合和選擇，以擬合得到的無(wú)線鏈路度量模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了新的信噪比-鏈路質(zhì)量指數(shù)-接收率融合的(SNR-LQI-PRR)鏈路質(zhì)量估計(jì)器。與采集樹(shù)協(xié)議的鏈路質(zhì)量估計(jì)器性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比，對(duì)比分析表明:在除通信協(xié)議外其他條件都相同的時(shí)間段內(nèi)，采用信噪比-鏈路質(zhì)量指數(shù)-接收率融合的采集樹(shù)協(xié)議的節(jié)點(diǎn)平均數(shù)據(jù)包正確接收率為83.1％，高于采集樹(shù)協(xié)議節(jié)點(diǎn)的72.5％。采用時(shí)間同步的信噪比-鏈路質(zhì)量指數(shù)-接收率融合的采集樹(shù)協(xié)議的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包正確接收