桃園中無線傳感網(wǎng)絡通信效能提高的研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡目前已在很多領域得到廣泛應用，當無線傳感網(wǎng)絡應用在農業(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)絡大規(guī)模應用的主要因素。無線傳感網(wǎng)絡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確度仍有差異，已有的研究不適合應用于桃園，因此，本論文在桃園應用環(huán)境下就這些模型進行了詳細的分析研究;現(xiàn)有的時間

2、同步協(xié)議應用于桃園中的時候，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)保障機制不穩(wěn)定的問題，通信協(xié)議導致模塊無線發(fā)送時間開啟過長、不能適應鏈路質量的動態(tài)變化，為解決這兩方面的問題，論文針對桃園的應用要求設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量估計器發(fā)展的新趨勢，當前的此類鏈路質量估計器存在估計準確度欠準的問題，為克服這些不足，論文對鏈路質量估計器進行了符合新趨勢發(fā)

3、展的優(yōu)化設計。
　　論文研究內容、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，相關系數(shù)均值達到0.942，均方根誤差均值僅為13.2dB。研究彌補了國內在作物和樹木枝葉對無線信號損耗模型的比較研究領域的不足。
　　(2)針對桃園的應用環(huán)境，分析已有的時間同步協(xié)議和通信協(xié)議，對其進行改進設計，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，桃園中無線傳感網(wǎng)絡通信協(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)絡鏈路質量估計度量方式進行

5、了擬合和選擇，以擬合得到的無線鏈路度量模型為基礎，設計實現(xiàn)了新的信噪比-鏈路質量指數(shù)-接收率融合的(SNR-LQI-PRR)鏈路質量估計器。與采集樹協(xié)議的鏈路質量估計器性能進行現(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，采用信噪比-鏈路質量指數(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