低速無線個(gè)域網(wǎng)能量有效性的研究.pdf

1、無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)是一種與無線廣域網(wǎng)(WWAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)并列但覆蓋范圍相對(duì)較小的無線網(wǎng)絡(luò)。IEEE 802.15工作組TG4定義的低速率無線個(gè)域網(wǎng)LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)的特征與傳感器網(wǎng)絡(luò)有很多相似之處，很多研究機(jī)構(gòu)把它作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)是能量受限的，節(jié)能問題是傳感器網(wǎng)絡(luò)中首要需要考慮的問題，因此本文的研究圍繞著低速無線個(gè)域網(wǎng)的能量有效性問題展開。 LR-WPAN的通信

2、過程消耗了大量的能量，而在通信過程中又屬發(fā)送過程和競(jìng)爭(zhēng)階段占據(jù)大部分的能量消耗，因此只需要研究如何減少這兩個(gè)過程中的能耗就能有效的解決LR-WPAN的能量受限問題。 本文首先研究了IEEE802.15.4信標(biāo)使能星型網(wǎng)絡(luò)的CSMA-CA方案，提出了根據(jù)以往的傳輸狀況動(dòng)態(tài)設(shè)定初始競(jìng)爭(zhēng)窗的改進(jìn)退避算法。Ns-2的仿真結(jié)果表明，這樣的改進(jìn)方案在業(yè)務(wù)負(fù)載比較高或者包的大小比較小的時(shí)候可以更有效地減少數(shù)據(jù)包碰撞概率和重傳概率，從而可以減少

3、能量消耗并且提高吞吐量性能。但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示了這樣的方案帶來了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)公平性的問題，在實(shí)際的應(yīng)用中需要根據(jù)不同的需求進(jìn)行權(quán)衡。 由于發(fā)送過程占據(jù)大部分的能量消耗，因此本文的另一項(xiàng)工作就是通過采用功率控制方案來減少LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送功率，根據(jù)幀的發(fā)送功率、接收功率以及能夠正確檢測(cè)并解碼信號(hào)的能量門限求得該節(jié)點(diǎn)下次向此次發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)所需的最小功率，并且通過改變IEEE802.15.4的MAC層幀結(jié)構(gòu)來設(shè)置八個(gè)功