無線傳感器網絡節點通信技術

吳瓊

摘要：無線傳感器網絡（WSN）依賴于傳感器節點輸入和通信通過單跳或多跳路徑的接收器。輻射事件等環境條件破壞節點功能，創建轉發節點，導致通信孔系統和信息丟失。目前提出了可靠和高效的數據在存在節點方法的情況下，在固定WSN中獲取識別臨時從系統中刪除的轉發節點。隨后節點能夠將通信模式AKRF切換到抗輻射聲學模式，或喚醒相鄰的未受影響的休眠節點以傳送收集的數據。這個方法會解決由于環境事件的臨時損壞導致的節點隔離問題。模擬結果表明，這個方法比現有方法能獲得更好的結果吞吐量、數據包傳輸率和平均延遲時間。

關鍵詞：無線；傳播；通信；接收

中圖分類號：TP2

文獻標識碼A

文章編號2095-6363（2017）04-0086-01

無線傳感器網絡（WSN）等一般的無線傳感器和執行器最初開發用于軍事用途的網絡（WSAN）已經成為一種流行的技術，特別是在需要大量低功耗設備的應用中。無線傳感器已經在大規模領域得到實施，如監視，安全和環境監測。

WSN使用動態空間分布式自主傳感器限制系統中的資源節點和能量。是否隨機部署，在策略上傳感器節點可以檢測物理參數，如溫度和壓力以及可以使用單跳或多跳連接，將收集的數據發送到基站。外部由黑客以及諸如輻射等環境因素導致的故障，都是重要的無線傳感器網絡系統中傳感器節點面臨的挑戰。在WSN系統中可以存在數百或數千個節點。每個節點都是連接到一個或多個傳感器，并且包括微控制器、電子電路、無線電收發器和能量源（電池）。這些傳感器節點的大小和成本變化并可能影響其他資源，如帶寬、速度、內存和能量。WSN使用各種拓撲如星形網絡或多跳無線網狀網絡。

無線傳感器網絡的典型體系結構為網絡區域型，其中包含傳感器、以及可能受到輻射的影響_2]。網絡區域內的幾個節點將數據從一個節點傳遞到另一個節點并發送數據到外部來源。外部來源通常是一個計算機，它讀取所有的傳輸數據。由傳感器節點向計算機傳輸數據便利于此匯節點。

1.節點傳輸方案

可以使用WSN技術的各種應用，如健康護理監測和區域監測。在醫療保健監控中，部署傳感器便攜式設備由患者佩戴或攜帶，可以定期檢查患者的價值有興趣的幾個參數，如生命體征和活動定期。在區域監測和環境感測，傳感器可以通知軍方入境跨界。無線傳感器網絡在遙遠或惡劣的地方能方便使用低電源功能。

傳感器網絡中的節點出現連接故障或無法正常通信，導致數據收集和存儲受到阻礙時，WSN中可靠且高效的數據采集節點（REDAST）當節點可以感知，但無法訪問時，突發節點出現在WSN中由于核輻射或電磁場的影響，與相鄰節點通信輻射。在WSN中創建的動態洞可以是臨時性的，可能會增加或減少傳輸速率，并可能導致系統中的信息丟失。如果這些故障出現在無線傳感器網絡中，不推薦完全刪除轉發節點，可通過OFDM擴展了頻率分布的成熟技術進行多路復用。在FDM中，各種數據流被映射到單獨的并行頻率上3通道和每個通道由頻率保護頻帶分隔，以幫助減少相鄰通道之間的干擾和噪聲。

2.傳感器傳輸結果

2.1傳輸機制

無人值守和低功耗傳感器網絡容易發生攻擊和故障。因此，提高這些WSN的效率，一個容錯系統是不可或缺的。信息丟失由于系統中的故障會降低網絡的性能，而在容錯系統中不需要永久刪除故障節點。REDAST提供了一個解決方案來保存具有轉換節點的WSN，減少漏洞并防止信息丟失與雙重通信模式相兼容的傳感器節點。

在多跳無線傳感器網絡中，合作和協作是兩個主要的傳感器節點成功運行的要求。當出現許多問題WSN的效率會受到故障、不當行為和攻擊的影響。過去曾經進行過許多研究，以處理這些不當行為WSN中的表面，引入了非參數異常檢測算法。在該算法中，使用節點每端的數據聚類來識別異常測量。其中傳感器節點的不當行為分為兩類：一種為節點在有特定環境條件的情況下表現異常，其他情況則表現異常身體受損；另一種為基于質量的距離向量（QDV），基于無線傳感器網絡中的蟻群優化，在這種技術中，QDV評估和選擇最安全的通信路徑，消除了行為不端的節點。上述方法不僅處理行為不端的節點，還處理故障節點。

在無線傳感器系統中。提出了橋梁保護算法（BPA），其中各種技術的組合有助于改變WSN中局部節點的行為。然而，這些方法永久性地解決了故障節點。

2.2性能評估

無線傳感器網絡（WSN）中有兩種節點類型：正常行為和轉機正常行為的節點可以感測所有周圍的數據并發送它們成功到其鄰居節點。轉發節點可能或可能不能感測到它周圍的數據和收集到其相鄰節點的數據的傳輸也是不正確或為空。

如果臨時輻射事件影響到WSN系統，則受影響的傳感器節點將失敗，在相鄰節點通信時也會造成異常。因此，該傳感器的通信范圍為零，始發節點暫時變化轉機輻射事件之前節點的初始配置節點，以隨機方式排列且在本質上是均勻的。每個傳感器節點都有被分配了一個節點ID。匯節點是紫色的，是傳感器節點的后繼節點。

傳感器節點能夠感知其物理環境并可以發送時正常運行其感測數據到相鄰節點。節點可能會暫時變形或者可能無法感知其環境并且不能與相鄰節點通信。一旦轉型節點重新獲得有利條件，它將重新建立通信與其相鄰節點。在網絡中進行數據傳輸的傳感器節點由傳感器節點收集的數據包括環境變化，如影響輻射。當暴露于輻射時，系統中的一些節點保持活動狀態和一些進入睡眠模式。保持能夠與接收器成功通信的主動節點顯示為紅色，而處于睡眠模式的節點為綠色。

3.結論

由于無線傳感器網絡（WSN）中存在環境輻射，系統中出現臨時性錯誤和不當行為，這些都會影響系統的通信傳感器節點之間的數據。由環境輻射禁用的傳感器節點變為轉移節點，可能無法在一段時間內有效地感知或通信，將節點與系統隔離。由于傳感器節點的隔離，WSN中出現了空穴系統，增加了信息的丟失。本報告介紹了REDAST有效數據采集在WSN中存在的方法，以提高轉發節點的行為，防止信息丟失，提高可靠傳輸數據。使用REDAST，數據從臨時隔離中可靠而成功地收集節點。結果表明，該方法在現有模型中，吞吐量，分組傳送率和平均延遲時間方面得到了提升。其雙重節點通信模式更節能，減少了端到端的延遲。本文提出的方法是成功的，但它有一個限制，網絡中的所有傳感器必須具有在雙模式下工作的能力。