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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)的分析論文
前言:隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步,多信道通信技術(shù)因其不僅能夠解決因信道受到干擾而造成的網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題,還能夠提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的吞吐量,保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性以及網(wǎng)絡(luò)安全問題的優(yōu)越性,逐漸被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信當(dāng)中。
一、無線傳感器概述
1.1無線傳感器的概念
無線傳感器由大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,節(jié)點(diǎn)之間通過相應(yīng)的無線通信方式形成一個(gè)多跳自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器、感知對(duì)象和觀察者三個(gè)部分,其主要作用是感知、采集并處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)內(nèi)感應(yīng)到的對(duì)象信息,并將信息返回到觀察者處。無線傳感器自產(chǎn)生之初,就在海上通信與航空通信中起到非常重要的作用。
1.2無線傳感器的特點(diǎn)
當(dāng)前的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量大且分布隨機(jī)性高,因此其感知范圍、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理能力受到一定的限制。因此只有一部分能實(shí)現(xiàn)通信移動(dòng)功能,其余節(jié)點(diǎn)則保持靜止,如果需要檢測(cè)某區(qū)域具體情況,就必須調(diào)用大量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行感知,而且如果某區(qū)域的節(jié)點(diǎn)之間存在障礙,或是某一節(jié)點(diǎn)失靈的話,就會(huì)干擾到該區(qū)通信,嚴(yán)重的情況下將會(huì)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體產(chǎn)生影響[1]。
同時(shí),因?yàn)闊o線傳感器在能源在有所限制,因此其節(jié)點(diǎn)大多可以靈活地在工作與休眠狀態(tài)間轉(zhuǎn)換,以此達(dá)到節(jié)能的效果。但是在實(shí)際操作中大部分節(jié)點(diǎn)在其使用壽命中經(jīng)常處于休眠狀態(tài),一旦發(fā)生工作環(huán)境不穩(wěn)定的狀況,傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就會(huì)隨之發(fā)生變化,影響整體工作。
二、多信道通信概述
正如上文所述,在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,各節(jié)點(diǎn)在其發(fā)送、接收與處理數(shù)據(jù)的過程中很容易受其他因素的干擾,情況嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)拐麄(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸及處理過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤,進(jìn)而影響了整體通信的準(zhǔn)確性和可靠性。
多信道通信技術(shù)的出現(xiàn)大大降低了出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的概率,這一技術(shù)在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用,使其內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)能夠通過不同的信道傳輸數(shù)據(jù),減輕了各節(jié)點(diǎn)之間對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的干擾。同時(shí)由于各節(jié)點(diǎn)都被分布在了不同的信道之內(nèi),也就大大降低了節(jié)點(diǎn)受外界干擾的概率。這樣看來,多信道通信技術(shù)應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中似乎能夠有效地提升通信質(zhì)量[2]。事實(shí)上,多信道通信技術(shù)雖然能夠保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性和可靠性,但是也提升了通信協(xié)議與通信結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,相較于過去的單通道通信來說,在廣播通信等方面仍然存在問題,需要進(jìn)一步優(yōu)化。
三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道廣播
3.1廣播通信存在的具體問題
多信道通信技術(shù)現(xiàn)正在廣播通信領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,在同步數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要作用。過去無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用單通道通信時(shí),因?yàn)槠錈o線傳感節(jié)點(diǎn)都分布在同一通道內(nèi),因此可以利用無線電波的廣播特性來傳遞廣播信息,實(shí)現(xiàn)廣播信息的傳播。在使用多信道通信技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,為了節(jié)省能源,很多節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾菝郀顟B(tài),由于傳感器節(jié)點(diǎn)被分散在了多個(gè)通信通道內(nèi),使各節(jié)點(diǎn)處于工作狀態(tài)的時(shí)間各不相同,處于休眠狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)無法傳遞信號(hào),這就導(dǎo)致了出現(xiàn)接收信號(hào)不及時(shí)甚至接收不到信號(hào)的情況,引發(fā)了廣播通信的很多問題[3]。目前亟待解決的問題主要有以下三點(diǎn):為減小耗能而造成的通信范圍小,多信道節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)播導(dǎo)致的廣播重復(fù),由以上兩點(diǎn)綜合造成的廣播通信延遲,延遲狀況嚴(yán)重的話甚至?xí)䦟?dǎo)致無線傳感網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
3.2針對(duì)廣播通信產(chǎn)生的問題提出解決方案
分布式樹形廣播協(xié)議,顧名思義,該協(xié)議能夠在傳遞信息的過程中,通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建立一個(gè)廣播樹,通過廣播樹將節(jié)點(diǎn)廣播包發(fā)送出去,保證了廣播通信的覆蓋范圍以及效率,同時(shí)也解決了通信的延遲問題,藉此達(dá)到提高信息傳輸效率的目的。該協(xié)議還采取動(dòng)態(tài)分配方式,簡(jiǎn)化了算法,降低了無線傳感網(wǎng)絡(luò)中對(duì)各節(jié)點(diǎn)的要求,增強(qiáng)了其拓展性,降低了節(jié)點(diǎn)傳遞信息的能耗,實(shí)現(xiàn)了對(duì)多信道廣播通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗問題的優(yōu)化。而且該協(xié)議在通信中依賴廣播樹路徑傳輸,并不要求控制信息,因此一方面節(jié)省了開支,另一方面即使有節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題,也不會(huì)對(duì)整個(gè)廣播樹的通信效率產(chǎn)生影響。
四、結(jié)論
多信道通信技術(shù)的確解決了單信道通信時(shí)期無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些問題,提高了區(qū)域整體通信的準(zhǔn)確性與可靠性,但是隨之也帶來了如范圍小,內(nèi)容重復(fù),通信延遲等新的問題亟待優(yōu)化,使用分布式樹形廣播協(xié)議或許是一種較好的解決方式。總之,信息傳播媒介優(yōu)化之路依舊任重道遠(yuǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]于新人,董金杉,王丹群.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)論述[J].通訊世界,2016,07:31.
[2]盧山.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)分析[J].電子世界,2015,24:107-108.
[3]夏偉.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2016,04:22.
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