跨平臺無線網(wǎng)絡中信號強度感知的方法與研究.pdf

1、人類社會的發(fā)展,信息的流動越來越便捷。作為信息流動的技術(shù)手段,無線通信技術(shù)的發(fā)展在其中扮演了重要的角色。這也帶來了多種無線技術(shù)的發(fā)展與共存的現(xiàn)狀,比如說GSM,GPRS,EDGE,WiMAX, WiFi,Bluetooth,ZigBee等等。在日常生活中,越來越多場合會遇到多種無線技術(shù)共存于同一個物理空間中的情況。比如一個用戶可能會在咖啡館利用WiFi技術(shù)上網(wǎng),與此同時會利用藍牙無線耳機連接手機,通過GSM網(wǎng)絡打電話。在這里就有三種無線

2、技術(shù)同時被用到,也就是說三種跨平臺的無線信號共存于同一空間中。
　　由于許多無線技術(shù)都工作在ISM(Industrial Scientific Medical)頻段上,在實際工作中它們會對彼此造成干擾。比如藍牙耳機和WiFi網(wǎng)絡之間會發(fā)生信號沖突。隨著無線通信技術(shù)的普及,不同類別的無線信號共存并發(fā)生沖突的現(xiàn)象越來越普遍。這雖然影響了網(wǎng)絡性能,但同時也帶來了利用不同無線技術(shù)的協(xié)同合作來完成特定功能的潛力。
　　這篇文章以WiF

3、i和ZigBee為例子,研究了無線跨平臺網(wǎng)絡之間的沖突問題,同時提出利用多種無線技術(shù)協(xié)同合作來實現(xiàn)無線網(wǎng)絡中信號強度感知的機制以及由此衍生出的兩個應用。
　　第一個應用是利用無線設備實時地感知不同來源的無線信號的強度。這個場景里,假設環(huán)境中會存在數(shù)量不等的WiFi設備和ZigBee設備,每個設備發(fā)出不同的信號在空氣中傳播,并隨距離變遠而衰弱。而跨平臺的無線設備之間不能彼此解讀對方的信號內(nèi)容,但是可以感知其信號的強度。這個問題存在幾

4、個難點。其一在于ZigBee設備不能解讀WiFi信號,反之亦然。比如說,當環(huán)境中存在某個WiFi信號時,ZigBee設備并不能解讀出這些信號的內(nèi)容,只能偵測出信道中信號強度的變化。同時多個WiFi設備所發(fā)出來的數(shù)據(jù)包會混在一起,對于ZigBee網(wǎng)絡來說,要辨別出不同WiFi設備的信號是十分困難的。其二在于ZigBee結(jié)點所擁有的資源,計算能力,儲存空間,攜帶的電池電量都是很有限的,所以ZigBee結(jié)點上不能進行過于復雜的操作和計算。其三

5、在于ZigBee網(wǎng)絡上沒辦法實現(xiàn)高精度的同步操作,同時ZigBee結(jié)點上硬件的時間是有一定時鐘偏移(Clock Drift)。
　　這篇文章引入了一個基于網(wǎng)關(guān)的機制來解決這些難點,提出一個輕量型的算法用于辨別不同的設備對應的信號強度。其基本思想是每個結(jié)點先采集得到環(huán)境中混雜的信號強度序列,然后在其中搜索對應特定設備的子序列。這篇文章利用最優(yōu)化等數(shù)學工具來解決這些時鐘不同步與偏移等問題。
　　第二個應用是利用感知信號強度來區(qū)分