無線傳感網(wǎng)低功耗路由技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著無線技術(shù)、微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了巨大的進步。傳感器等信息獲取技術(shù)和傳送技術(shù)的進步，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其快速布局、抗毀性強、監(jiān)測精度高、覆蓋區(qū)域大等特點而產(chǎn)生了廣闊的應(yīng)用前景，由此成為了當(dāng)前信息領(lǐng)域的研究熱點之一。美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評論在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，分別將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀最有影響的21項技術(shù)和改變世界的十大技術(shù)之一。

2、 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器結(jié)點體積微小并采用能量有限的電池來供電，其計算能力和通信能力有限，因而節(jié)能成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的核心。從路由的角度看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有其自身的特點，使它既不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，又不同于移動自組網(wǎng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計的基本特點可以概括為：能量低、規(guī)模大、移動性弱、拓撲易變化、使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)和通信的不對稱。所以，能量高效的路由是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個研究熱點問題之一。 本文著重研究了面向應(yīng)用的無線

3、傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)，試圖從低能耗方面優(yōu)化大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)路路由性能。 首先，通過對目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的研究，提出了無線傳感網(wǎng)單傳輸系統(tǒng)和基于空時分組碼的全協(xié)同傳輸系統(tǒng)性能的比較準則，該比較準則中定義了傳輸中斷概率P<,CT>。根據(jù)中斷概率P<,CT>的定義，分析計算出協(xié)同傳輸最優(yōu)發(fā)射功率的門限電平。該門限電平的得出，使p＜1/J的定性證明進一步深入，得到了定量的計算方法，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能設(shè)計提供了參考。在上述比較準則

4、的基礎(chǔ)上，又推導(dǎo)出了基于空時分組碼的全協(xié)同傳輸系統(tǒng)的節(jié)能方法。該節(jié)能方法的基本原理就是將信號分集發(fā)射，接收端在時間同步后進行合并，大大降低了節(jié)點發(fā)射功率。仿真結(jié)果表明，該節(jié)能方法可以使結(jié)點發(fā)射功率下降60％以上。 其次，基于空時分組碼的無線傳感網(wǎng)協(xié)同傳輸系統(tǒng)雖然性能非常優(yōu)越，但需要理想同步，針對在實際應(yīng)用中理想同步實現(xiàn)比較困難的問題，本文又提出了基于選擇分集的無線傳感網(wǎng)協(xié)同傳輸系統(tǒng)的節(jié)能方法。該節(jié)能方法的基本原理就是將信號分集發(fā)