無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)測(cè)體系及綜合實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來無線通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其廣闊的應(yīng)用前景被普遍看好。任何網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣、應(yīng)用都必須以其質(zhì)量保證為前提。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變，如何對(duì)這些應(yīng)用研究成果進(jìn)行評(píng)價(jià)和測(cè)試，以保證其在實(shí)際工作中穩(wěn)定高效，已經(jīng)成為亟待解決的問題。本論文對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)測(cè)體系和綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。
　　 首先本文對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性研究。在本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線

2、傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)上，設(shè)計(jì)了上、下行鏈路丟包率的測(cè)量方案，通過大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方案的可行性和有效性。本文研究了丟包率和鏈路狀態(tài)、RSSI和LQI之間的相互關(guān)系，指出相對(duì)于RSSI，LQI的鏈路質(zhì)量指示更加有效。利用這個(gè)結(jié)果設(shè)計(jì)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功率控制基本方案。另外在輪詢和CSMA/CA兩種機(jī)制下，測(cè)量了不同參數(shù)配置下的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，比較了兩種機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景。
　　 然后通過OPNET仿真軟件對(duì)

3、星狀拓?fù)錈o線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了評(píng)測(cè)，分析了節(jié)點(diǎn)信息生成速率、節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。針對(duì)IEEE 802.15.4 MAC協(xié)議中沒有考慮數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)和缺乏網(wǎng)絡(luò)配置靈活性的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)的信道接入方案，并通過仿真證明了該方案的有效性。該方案充分考慮了數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)別，賦予他們不同的信道接入概率，保證其不同的性能指標(biāo)要求。另外引入聚合因子，提高了節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的成幀效率和網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性。盡管該方案是基于星狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)研究的，

4、但是它可以方便地應(yīng)用于基于分簇的樹狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，并且可以獲得累積效果。
　　 最后通過OPNET仿真軟件，對(duì)基于ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的樹狀拓?fù)浜蚆esh拓?fù)涞臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了評(píng)測(cè)，采用的性能指標(biāo)為MAC層吞吐量、平均路由跳數(shù)和端到端延遲。通過大量仿真數(shù)據(jù)研究了數(shù)據(jù)生成速率、數(shù)據(jù)包大小、是否采用ACK確認(rèn)機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能（端到端延遲、吞吐量、路由跳數(shù)等）的影響。在相同的仿真場(chǎng)景下，對(duì)樹狀和Mesh拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了比較。在網(wǎng)絡(luò)吞