多跳无线传感器网络冲突识别机制研究
发布时间：2021-09-03 19:05
基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络中的隐藏终端效应可能导致严重网络冲突,从而使数据包传输出现错误。相较于路径损耗、多径衰落、阴影衰落和IEEE802.11干扰等因素造成的非冲突错误,隐藏终端引起的冲突错误会持续存在,因而其破坏性更大。准确识别由隐藏终端引起的冲突对保证传感器数据的正确传输至关重要。本文首先研究了隐藏终端导致冲突碰撞的机理以及对网络传输性能带来的影响。本文采用数值分析方法对完整的冲突及重传过程进行了仿真,通过搭建CSMA/CA通信模型,得到数据包在非时隙模式下的碰撞及重传概率,进而对影响网络性能的因素进行了研究。理论分析及仿真结果表明,数据包长度、发包率、隐藏节点比例等都会对网络性能造成影响,其中发包率对网络性能影响最大。随后通过高发包率实验对传输错误数据包的错误特性进行研究。在理论分析基础上,本文设计了多种典型场景下的传输实验,得到非冲突错误场景和冲突错误场景下的错误数据包,并定义误码率、错误比特位置分布和错误符号位置分布作为性能指标对错误特性进行统计分析。统计结果发现,冲突错误数据包的后部倾向于出现更高的出错概率,该特性能够明显区分出不同应用环境中冲突错误...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网络体系结构
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文性能将急剧下降，而且在某些节点处还出现剧烈的波动。并且即使效的路由和传输层协议，网络性能和吞吐量也会因为 MAC 层的多跳成此现象的原因是无线网络中存在大量隐藏终端节点，从而在数据大规模持续冲突。而持续冲突又导致大量节点信息无法传到汇聚节面积的节点重传，致使网络性能严重下降。-2 是隐藏终端问题原理示意图，节点 A、C 要将数据信息传输到节点圈分别表示节点 A 和节点 C 的通信范围，红色线圈表示节点 B 的通信 C 相互在通信范围之外，无法通过物理载波监听的方法探测到对方据，因此 A、C 可能会误以为信道空闲而同时发送数据，继而造成失败。正是由于 A 与 C 相互隐藏，监听不到对方的存在，两个节点间极可能产生持续冲突。
图 1-3 数据传输错误识别的分类WSNs 中传感器节点分布广、面积大，在各处添加外设将加大运行成本且能因此我们直接使用节点数据来分析传输失败的原因。对节点数据分析时，者使用了收包率、错包率等统计结果作为分析对象，但是这种方法耗时长时展现网络状况。为了实时得到数据包错误原因，大部分学者采用特征信输失败的数据包进行分类，这些特征信息可以分为三类：信道信息，有效信息，以及信道和有效负载信息的联合分析。信道信息，即根据接收信号强度指示（RSSI）和链路质量指示（LQI）来研性，这两个指标通常用于链路质量评估。Eu 等人[17]基于所测量的 RSSI 和了线性分类器，可以对弱信号和多路访问冲突导致的无线损耗进行分类。Iye8]提出了一种针对 Wi-Fi 干扰和蓝牙干扰的分类方法，但这需要连续读取传的 RSSI 寄存器。Zacharias 等人[19]提出了一种轻量级干扰分类方法，用于E 802.11 干扰，以及蓝牙和微波炉对 IEEE 802.15.4 传输的影响。Grimald 等了时域和幅域两者的 RSSI 特征来识别 IEEE 802.11 和微波炉干扰。然而上
【参考文献】：
期刊论文
[1]Z-MAC协议改进算法[J]. 卢玫欣,苏胜君,施伟斌,乐燕芬,李瑞祥. 软件导刊. 2017(12)
[2]无线传感器网络[J]. 任丰原,黄海宁,林闯. 软件学报. 2003(07)
本文编号：3381687
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网络体系结构
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文性能将急剧下降，而且在某些节点处还出现剧烈的波动。并且即使效的路由和传输层协议，网络性能和吞吐量也会因为 MAC 层的多跳成此现象的原因是无线网络中存在大量隐藏终端节点，从而在数据大规模持续冲突。而持续冲突又导致大量节点信息无法传到汇聚节面积的节点重传，致使网络性能严重下降。-2 是隐藏终端问题原理示意图，节点 A、C 要将数据信息传输到节点圈分别表示节点 A 和节点 C 的通信范围，红色线圈表示节点 B 的通信 C 相互在通信范围之外，无法通过物理载波监听的方法探测到对方据，因此 A、C 可能会误以为信道空闲而同时发送数据，继而造成失败。正是由于 A 与 C 相互隐藏，监听不到对方的存在，两个节点间极可能产生持续冲突。
图 1-3 数据传输错误识别的分类WSNs 中传感器节点分布广、面积大，在各处添加外设将加大运行成本且能因此我们直接使用节点数据来分析传输失败的原因。对节点数据分析时，者使用了收包率、错包率等统计结果作为分析对象，但是这种方法耗时长时展现网络状况。为了实时得到数据包错误原因，大部分学者采用特征信输失败的数据包进行分类，这些特征信息可以分为三类：信道信息，有效信息，以及信道和有效负载信息的联合分析。信道信息，即根据接收信号强度指示（RSSI）和链路质量指示（LQI）来研性，这两个指标通常用于链路质量评估。Eu 等人[17]基于所测量的 RSSI 和了线性分类器，可以对弱信号和多路访问冲突导致的无线损耗进行分类。Iye8]提出了一种针对 Wi-Fi 干扰和蓝牙干扰的分类方法，但这需要连续读取传的 RSSI 寄存器。Zacharias 等人[19]提出了一种轻量级干扰分类方法，用于E 802.11 干扰，以及蓝牙和微波炉对 IEEE 802.15.4 传输的影响。Grimald 等了时域和幅域两者的 RSSI 特征来识别 IEEE 802.11 和微波炉干扰。然而上
【参考文献】：
期刊论文
[1]Z-MAC协议改进算法[J]. 卢玫欣,苏胜君,施伟斌,乐燕芬,李瑞祥. 软件导刊. 2017(12)
[2]无线传感器网络[J]. 任丰原,黄海宁,林闯. 软件学报. 2003(07)
本文编号：3381687
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