小型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究.pdf

1、近年來，微電子技術(shù)、計算技術(shù)和無線通信等技術(shù)的進步，推動了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展。由于部署環(huán)境惡劣、節(jié)點能力受限等因素，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃猿蔀榱四壳霸O(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所面臨的最大挑戰(zhàn)。本文針對近距離、低功耗和低成本的小范圍通信場合，在自主設(shè)計的專有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)——SWSN網(wǎng)絡(luò)（Simple Wireless Sensor Network）基礎(chǔ)上，從協(xié)議結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)兩個層面對SWSN網(wǎng)絡(luò)的可靠性進行了技術(shù)研究。
　　在協(xié)議結(jié)構(gòu)層

2、面，SWSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為四層：物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。文章首先從數(shù)據(jù)白話、前向糾錯和曼切斯特編/解碼技術(shù)和調(diào)頻管理機制著手研究物理層的穩(wěn)定性，實驗結(jié)果表明應(yīng)針對不同的數(shù)據(jù)傳輸需求選擇不同的編解碼方式。接著分析了影響MAC層的因素，提出了基于預(yù)約機制的非時隙CSMA/CA算法，改善了退避算法的短程不公平性，減少了信息的碰撞。然后分析了影響網(wǎng)絡(luò)層穩(wěn)定的因素，通過加入、連接機制來建立網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，并利用中繼轉(zhuǎn)發(fā)機制來改善網(wǎng)絡(luò)層性能。

3、最后，分析了影響應(yīng)用層穩(wěn)定的因素，制定了應(yīng)用層幀格式、數(shù)據(jù)接收機制和數(shù)據(jù)傳輸機制，提高了應(yīng)用層數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。
　　在系統(tǒng)層面，為預(yù)防故障并在故障發(fā)生時修復(fù)系統(tǒng)，文章首先分析了系統(tǒng)運行時的多種狀態(tài)，針對系統(tǒng)研發(fā)的三個階段：測試階段、部署階段和維護階段進行了穩(wěn)定性分析，并從軟件和硬件層面上提出了系統(tǒng)自修復(fù)方案，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　最后，文章對SWSN網(wǎng)絡(luò)進行了測試。實驗結(jié)果表明，采用上述技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率，