桃園中無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信效能提高的研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)目前已在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)或野外等開放式的環(huán)境時，效能成為制約無線傳感網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用的主要因素。無線傳感網(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方面的工作效能。
　　當(dāng)前，樹木枝葉對無線信號損耗模型研究的數(shù)據(jù)來源存在著局限，各種模型對于不同樹種和頻率的擬合準(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)有的時間

2、同步協(xié)議應(yīng)用于桃園中的時候，存在全網(wǎng)長時間同步和根節(jié)點如何獲得其他節(jié)點同步狀態(tài)保障機(jī)制不穩(wěn)定的問題，通信協(xié)議導(dǎo)致模塊無線發(fā)送時間開啟過長、不能適應(yīng)鏈路質(zhì)量的動態(tài)變化，為解決這兩方面的問題，論文針對桃園的應(yīng)用要求設(shè)計了完整的時間同步協(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)量估計器發(fā)展的新趨勢，當(dāng)前的此類鏈路質(zhì)量估計器存在估計準(zhǔn)確度欠準(zhǔn)的問題，為克服這些不足，論文對鏈路質(zhì)量估計器進(jìn)行了符合新趨勢發(fā)

3、展的優(yōu)化設(shè)計。
　　論文研究內(nèi)容、研究成果和創(chuàng)新點如下:
　　(1)通過獲取無線信號路徑損耗、模型擬合和模型評價，尋找桃樹枝葉對2.4GHz無線信號損耗的最佳模型，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)了國內(nèi)在作物和樹木枝葉對無線信號損耗模型的比較研究領(lǐng)域的不足。
　　(2)針對桃園的應(yīng)用環(huán)境，分析已有的時間同步協(xié)議和通信協(xié)議，對其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，形成

4、了泛洪-穩(wěn)定根節(jié)點時間同步協(xié)議和桃園中無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，魯棒性實驗表明，泛洪-穩(wěn)定根節(jié)點時間同步協(xié)議在較長時間內(nèi)能穩(wěn)定運行并且在根節(jié)點失效的情況下仍具有較好的魯棒性。與時間同步的多跳(Multihop)通信協(xié)議的對比實驗表明，在除通信協(xié)議外其他條件都相同的時間段內(nèi)，桃園中無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議比時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)場測量數(shù)據(jù)對幾個無線傳感網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量估計度量方式進(jìn)行

5、了擬合和選擇，以擬合得到的無線鏈路度量模型為基礎(chǔ)，設(shè)計實現(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)量估計器。與采集樹協(xié)議的鏈路質(zhì)量估計器性能進(jìn)行現(xiàn)場對比，對比分析表明:在除通信協(xié)議外其他條件都相同的時間段內(nèi)，采用信噪比-鏈路質(zhì)量指數(shù)-接收率融合的采集樹協(xié)議的節(jié)點平均數(shù)據(jù)包正確接收率為83.1％，高于采集樹協(xié)議節(jié)點的72.5％。采用時間同步的信噪比-鏈路質(zhì)量指數(shù)-接收率融合的采集樹協(xié)議的節(jié)點的數(shù)據(jù)包正確接收