无线传感器网络多信道通信技术分析

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无线传感器网络多信道通信技术分析

发布日期： 2016-05-31 发布：  

  2016年4期目录       本期共收录文章20篇

　　摘要：无线传感网络在海上通信、航空通信等各个方面都有着重要的应用，通信技术近年来发展迅速，在网络通信中应用多信道通信技术能够保证通信的可靠性，基于以上，本文简要研究了无线传感网络模型和多信道通信在无线传感网络中的作用，，并分析了无线传感网络多信道广播问题，旨在为进一步提升无线传感网络多信道通信技术的通信水平提供相关参考。
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　　关键词：无线传感器网络 多信道通信 多信道广播
　　中图分类号： TP212.9；TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00
　　多信道通信在无线传感器网络中的应用越来越广泛，其能够提升无线传感器网络通信的吞吐量，且解决了信道干扰问题。本文简要分析了无线传感器网络多信道通信技术，旨在为相关研究提供参考。
　　1无线传感网络模型
　　无线传感网络在海上通信、航空通信等各个方面都有着重要的应用，无线传感网络模型一般分为物理感知单元、数据获取单元、数据传输单元以及能量单元等四个组成部分：①物理感知单元：物理感知单元的主要功能是获取目标物体的相关感知数据，其以无线传感器为基础能够对目标物体的温度、图像等数据进行感知；②数据处理单元：传感器在收集目标物体的感知数据之后会通过数据处理单元对相关感知数据进行预处理，例如图像数据的预处理、温度数据的预处理等等；③数据传输单元：目标物体的感知数据在经过处理后需要进行传输或接收，数据传输单元的主要功能是与多信道无线通信相互配合，从而实现目标物体感知数据的传输或接收[1]；④能量单元：无线传感器网络中的无线传感器等设备是需要能量支持的，能量单元的主要作用就是为无线传感器网络供给能量，从而保证无线传感器网络的正常运行。
　　就目前来看，当前的无线传感器网络中的节点只有部分能够实现通信移动，其余的节点则保持静止，因此，无线传感器网络呈现出以下特征：①资源有限：对于无线传感器网络的数据处理设备来说，其数据处理能力通常要依赖于嵌入式芯片的开发，因此无线传感器网络的数据存储和数据处理能力受到一定的限制，呈现出资源有限的特征；②自组织体系：无线传感器网络中各个节点之间是不可预知的，各个节点之间是相互影响的，一旦一个节点的通信失效，而可能会影响其他节点的通信链路，从而对整个无线传感器网络的结构造成影响；③结构以数据为中心：传统的无线网络结构以IP地址为中心，而无线传感器网络的结构以数据为中心，对发送数据的节点并不重视。
　　2 多信道通信概述
　　在多信道通信技术没有被研发并应用之前，无线传感器网络中各个节点的通信在一个信道之内，这就使得节点在发送和接收数据的过程中容易受到其他节点的干扰，同时还容易受到外界噪声的干扰，从而导致整个无线传感器网络在数据传输的过程中易出现误码，严重影响了通信质量。在应用多信道通信技术之后，无线传感网络中的节点能够在不同的信道内进行数据的传输，这就降低了各个节点之间的信号干扰，此外，由于节点分散在不同的信道内，单一信道的容量也会增加，这就降低了外界的干扰，从这两个方面来看，多信道通信技术在无线传感网络中的应用能够有效提升通信质量[2]。
　　多信道通信虽然能够提升无线传感器网络通信的可靠性，但这种通信模式也会提升通信协议以及通信结构的复杂性，相较于单通道通信来说，多信道通信技术的无线传感器网络的多信道广播以及资源负载均衡等方面的问题还有待优化。
　　3 无线传感网络多信道广播问题的分析
　　多信道通信虽然能够提升无线传感器网络通信的可靠性，但这种通信模式也会提升通信协议以及通信结构的复杂性，相较于单通道通信来说，多信道通信技术的无线传感器网络的多信道广播以及资源负载均衡等方面的问题还有待优化。
　　3.1 多信道广播通信的问题分析
　　在无线传感器网络中，多信道广播通信是一种十分重要的通信形式，其在同步时间、数据及路由的查询等各个方面都有着重要的应用。对于单信道通信的无线传感器网络来说，其无线传感节点在一个通道内实现分布，这就可以借助无线电波的广播作用来接受或传递相关的广播信息，从而实现广播通信。但对于多信道通信的无线传感器网络来说，由于传感器节点在多个通信通道内分布，因此不同信道内节点的苏醒时间有着一定的差异性，而节点的数据传输是需要能量的，为了节省能量，在不同信道内节点可能会处于睡眠状态，这就使得处于睡眠状态的节点无法接受通信信号，这就给多信道广播带来了一定的困难，从而衍生为多信道通信的相关问题，具体主要体现在以下三个方面：①覆盖率小：为了避免能量消耗，不同信道内的节点可能处于沉睡状态，这就降低了多信道广播的覆盖率，针对这个问题，可以采取节点转接的方式来解决，即如果一个沉睡节点接收信息，则可以将其转接到其他节点上，从而提升节点接收信息的效率，扩大通信范围；②广播冗余：多信道广播通信中，节点转播会导致多信道广播通信的冗余问题[3]；③通信延迟：由于多信道广播通信中，无线传感网络的节点为了节省能量处于沉睡状态，这就需要对广播信号进行转接和转播，而在转接和转播的过程中势必会影响到信号的传输效率，从而导致多信道广播通信的延迟，严重时可能导致整个无线传感网络的瘫痪。
　　3.2 创建分布式树形广播协议
　　上文中对多信道广播通信的问题进行了分析，针对这些问题可以建立一个分布式树形广播协议，以此来优化多信道广播通信。通过树形广播协议可以将节点的广播包进行发送，这就能够有效提升多信道广播通信的效率及覆盖率。分布式树形广播协议采取的是动态分配方式，采用分布式方法，集中式算法更加简便，在无线传感器网络的应用中对节点要求不高，这就有效降低了节点能量消耗，从而实现对多信道广播通信的优化。
　　4 结语
　　本文简要研究了无线传感网络模型和多信道通信在无线传感网络中的作用，并分析了无线传感网络多信道广播问题，并提出了具体的优化方法，旨在提升多信道通信技术在无线传感器网络中的应用水平。
　　参考文献
　　[1]秦绍华.无线传感器网络多信道通信技术的研究[D].山东大学，2014.
　　[2]王明飞，慈林林，詹平，徐勇军.多信道无线传感器网络容量分析模型研究[J].通信学报，2008，11：50-61.
　　[3]卢山.无线传感器网络多信道通信技术分析[J].电子世界，2015，24：107-108.
　　收稿日期：2016-03-01
　　作者简介：夏伟（1985―），男，汉族，重庆人，现就职于重庆钢铁集团电子有限公司，研究方向：数字通信。

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