一种无线传感器网络的多信道传输机制的设计与实现

摘要

无线传感器网络的低功耗、低成本以及多功能的特点,使得大规模密集型部署应用成为可能。然而,传统的方式是同一区域内的所有无线传感网络使用单一的信道,当无线传感器网络变得更大更密集时,由于无线传感器网络中频繁的干扰将显著降低网络性能从而使得整个网络不能正常工作。目前可用的传感器节点中的半双工无线收发器已经能够工作在多个信道下。因此,有效利用这些可用信道去发掘无线传感器网络中的并行数据传输引起人们的广泛关注。
　　 本文首先介绍了无线传感器网络的整体概况以及国内外对单信道和多信道传输方式的研究现状。随后,研究了传感器网络通信协议,并提出了无线传感网中衡量网络性能的几个重要指标,接着,深入分析了传感器网络中几种经典的单信道和多信道MAC协议。然后,对基于博弈论的GBCA算法进行分析研究,并结合在一定区域内有效进行突发性大数据量传输这一特定应用的基础上,对GBCA算法进行改进,设计了一种改进的多信道传输机制,使其能够更好地应用于特定的应用场景。通过NS2仿真,验证了改进后的多信道机制在传输性能上的优越性。本文把该传输机制应用到实际的场景中,在实验室开发的BLM1100B的硬件节点上用ANSIC语言实现了这一算法,并通过大量的实测验证了多信道传输机制的性能。最后,总结全文,并展望进一步的工作。
　　 通过性能测试,可以看出,多信道传输机制与传统的单信道协议相比,可以显著降低网络流量较大时的网络丢包率,提高流量较大时的网络吞吐量,并且能够很好的改善网络的抗干扰性能,各项指标均达到了设计要求。