無線傳感器網絡多信道通信技術的分析

彭龍+王超奇

【摘要】 無線傳感器網絡，其產生早期對海上及航空通信做出了重要貢獻，隨著社會經濟進步與通信科技的迅速普及，多信道通信技術取代單信道被應用于網絡通信以保證通信效率。本文將對無線傳感器網絡多信道通信技術進行簡要分析。

【關鍵詞】 無線傳感器 網絡 多信道通信

前言：隨著通信技術的不斷進步，多信道通信技術因其不僅能夠解決因信道受到干擾而造成的網絡癱瘓問題，還能夠提高無線傳感器網絡通信的吞吐量，保證網絡通信的可靠性以及網絡安全問題的優越性，逐漸被廣泛應用于網絡通信當中。

一、無線傳感器概述

1.1無線傳感器的概念

無線傳感器由大量的廉價微型傳感器節點組成，節點之間通過相應的無線通信方式形成一個多跳自組網絡系統。無線傳感器網絡包括傳感器、感知對象和觀察者三個部分，其主要作用是感知、采集并處理網絡覆蓋區內感應到的對象信息，并將信息返回到觀察者處。無線傳感器自產生之初，就在海上通信與航空通信中起到非常重要的作用。

1.2無線傳感器的特點

當前的無線傳感器網絡所使用的節點數量大且分布隨機性高，因此其感知范圍、數據存儲與數據處理能力受到一定的限制。因此只有一部分能實現通信移動功能，其余節點則保持靜止，如果需要檢測某區域具體情況，就必須調用大量節點進行感知，而且如果某區域的節點之間存在障礙，或是某一節點失靈的話，就會干擾到該區通信，嚴重的情況下將會對無線傳感器網絡整體產生影響[1]。

同時，因為無線傳感器在能源在有所限制，因此其節點大多可以靈活地在工作與休眠狀態間轉換，以此達到節能的效果。但是在實際操作中大部分節點在其使用壽命中經常處于休眠狀態，一旦發生工作環境不穩定的狀況，傳感器網絡拓撲結構就會隨之發生變化，影響整體工作。

二、多信道通信概述

正如上文所述，在無線傳感器網絡中，各節點在其發送、接收與處理數據的過程中很容易受其他因素的干擾，情況嚴重的時候甚至會使整個無線傳感器網絡在數據傳輸及處理過程中出現錯誤，進而影響了整體通信的準確性和可靠性。

多信道通信技術的出現大大降低了出現這種錯誤的概率，這一技術在無線傳感網絡中的應用，使其內部各節點能夠通過不同的信道傳輸數據，減輕了各節點之間對其他節點的干擾。同時由于各節點都被分布在了不同的信道之內，也就大大降低了節點受外界干擾的概率。這樣看來，多信道通信技術應用于無線傳感器網絡中似乎能夠有效地提升通信質量[2]。事實上，多信道通信技術雖然能夠保證無線傳感器網絡的準確性和可靠性，但是也提升了通信協議與通信結構的復雜性，相較于過去的單通道通信來說，在廣播通信等方面仍然存在問題，需要進一步優化。

三、無線傳感器網絡多信道廣播

3.1廣播通信存在的具體問題

多信道通信技術現正在廣播通信領域被廣泛應用，在同步數據方面發揮著重要作用。過去無線傳感器網絡使用單通道通信時，因為其無線傳感節點都分布在同一通道內，因此可以利用無線電波的廣播特性來傳遞廣播信息，實現廣播信息的傳播。在使用多信道通信技術的無線傳感器網絡中，為了節省能源，很多節點會自動轉變為休眠狀態，由于傳感器節點被分散在了多個通信通道內，使各節點處于工作狀態的時間各不相同，處于休眠狀態的節點無法傳遞信號，這就導致了出現接收信號不及時甚至接收不到信號的情況，引發了廣播通信的很多問題[3]。目前亟待解決的問題主要有以下三點：為減小耗能而造成的通信范圍小，多信道節點轉播導致的廣播重復，由以上兩點綜合造成的廣播通信延遲，延遲狀況嚴重的話甚至會導致無線傳感網絡癱瘓。

3.2針對廣播通信產生的問題提出解決方案

分布式樹形廣播協議，顧名思義，該協議能夠在傳遞信息的過程中，通過無線傳感器網絡建立一個廣播樹，通過廣播樹將節點廣播包發送出去，保證了廣播通信的覆蓋范圍以及效率，同時也解決了通信的延遲問題，藉此達到提高信息傳輸效率的目的。該協議還采取動態分配方式，簡化了算法，降低了無線傳感網絡中對各節點的要求，增強了其拓展性，降低了節點傳遞信息的能耗，實現了對多信道廣播通信網絡節點能耗問題的優化。而且該協議在通信中依賴廣播樹路徑傳輸，并不要求控制信息，因此一方面節省了開支，另一方面即使有節點出現問題，也不會對整個廣播樹的通信效率產生影響。

四、結論

多信道通信技術的確解決了單信道通信時期無線傳感器網絡的一些問題，提高了區域整體通信的準確性與可靠性，但是隨之也帶來了如范圍小，內容重復，通信延遲等新的問題亟待優化，使用分布式樹形廣播協議或許是一種較好的解決方式。總之，信息傳播媒介優化之路依舊任重道遠。

參 考 文 獻

[1]于新人，董金杉，王丹群.無線傳感器網絡多信道通信技術論述[J].通訊世界，2016，07：31.

[2]盧山.無線傳感器網絡多信道通信技術分析[J].電子世界，2015，24：107-108.

[3]夏偉.無線傳感器網絡多信道通信技術分析[J].數字技術與應用，2016，04：22.