无线传感器网络的链路质量评估机制研究

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无线传感器网络是一种全分布式系统,大量的传感器节点被随机部署于监控区域。传感器节点间采用无线自组织方式构成网络,其间的相互通信使用的是低功率的无线射频信号即电磁波。无线电波的各种特性,例如波的反射、衍射、反射所引起的多径效应、传输环境的复杂多变,使得无线传感器网络中节点间的链路通信质量受到严重的影响,从而导致了无线传感器网络链路的随机性和不稳定性。因此链路评估在无线传感网络当中就显得十分必要。课题来源于国家自然科学基金,针对无线传感器网络链路多变不稳定的特点,对无线传感器网络的链路质量评估机制进行研究。  本文首先对无线传感器网络中的链路特性做了一个全面的介绍,其次对现有的无线传感器网络链路质量的度量标准做了一个分类和比较,同时也就现有的几个典型的链路评估方法进行了深入分析和评价。在上述工作的基础上,本课题就无线传感器网络链路质量评估机制进行了研究,提出了一个感知丢包下的无线传感器网络链路质量评估机制,该机制建立在通过理论分析和实验得出的感知丢包下CCI-PRR关系模型的基础之上。此外本文采用试验的方式对链路的无感知丢包进行了深入的研究分析,并在实验数据的基础上结合最小二乘曲线拟合方法得出了无感知丢包下的CCI-N_PLR的关系模型。在整个研究过程中,针对原始CCI变化大不稳定的特点,引入了卡尔曼滤波模型对原始CCI进行滤波降噪处理。在链路质量量化表示方法中,本课题采用了ETX处理方式。该方式兼顾考虑到了链路丢包性和非对称性的特点,非常适合用于上层协议对当前的链路状况的了解。  在文章实验部分就提出的感知和无感知丢包模型分别进行了一个验证和分析。实验结果验证了两个模型的合理性,同时还表明与常规基于统计的PRR链路评估机制相比,本文提出感知丢包模型具有能够用少量的探测包来得到一个较为准确的链路评估值的优点。
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