無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)的分析

彭龍+王超奇

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

【關(guān)鍵詞】 無線傳感器 網(wǎng)絡(luò) 多信道通信

前言：隨著通信技術(shù)的不斷進步，多信道通信技術(shù)因其不僅能夠解決因信道受到干擾而造成的網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題，還能夠提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的吞吐量，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性以及網(wǎng)絡(luò)安全問題的優(yōu)越性，逐漸被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信當(dāng)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(jié)點組成，節(jié)點之間通過相應(yīng)的無線通信方式形成一個多跳自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)內(nèi)感應(yīng)到的對象信息，并將信息返回到觀察者處。無線傳感器自產(chǎn)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(dāng)前的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所使用的節(jié)點數(shù)量大且分布隨機性高，因此其感知范圍、數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)處理能力受到一定的限制。因此只有一部分能實現(xiàn)通信移動功能，其余節(jié)點則保持靜止，如果需要檢測某區(qū)域具體情況，就必須調(diào)用大量節(jié)點進行感知，而且如果某區(qū)域的節(jié)點之間存在障礙，或是某一節(jié)點失靈的話，就會干擾到該區(qū)通信，嚴重的情況下將會對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體產(chǎn)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(jié)點大多可以靈活地在工作與休眠狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，以此達到節(jié)能的效果。但是在實際操作中大部分節(jié)點在其使用壽命中經(jīng)常處于休眠狀態(tài)，一旦發(fā)生工作環(huán)境不穩(wěn)定的狀況，傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)就會隨之發(fā)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(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點在其發(fā)送、接收與處理數(shù)據(jù)的過程中很容易受其他因素的干擾，情況嚴重的時候甚至?xí)拐麄€無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸及處理過程中出現(xiàn)錯誤，進而影響了整體通信的準(zhǔn)確性和可靠性。

多信道通信技術(shù)的出現(xiàn)大大降低了出現(xiàn)這種錯誤的概率，這一技術(shù)在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，使其內(nèi)部各節(jié)點能夠通過不同的信道傳輸數(shù)據(jù)，減輕了各節(jié)點之間對其他節(jié)點的干擾。同時由于各節(jié)點都被分布在了不同的信道之內(nèi)，也就大大降低了節(jié)點受外界干擾的概率。這樣看來，多信道通信技術(shù)應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中似乎能夠有效地提升通信質(zhì)量[2]。事實上，多信道通信技術(shù)雖然能夠保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性和可靠性，但是也提升了通信協(xié)議與通信結(jié)構(gòu)的復(fù)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(yōu)化。

三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shù)現(xiàn)正在廣播通信領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，在同步數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要作用。過去無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用單通道通信時，因為其無線傳感節(jié)點都分布在同一通道內(nèi)，因此可以利用無線電波的廣播特性來傳遞廣播信息，實現(xiàn)廣播信息的傳播。在使用多信道通信技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，為了節(jié)省能源，很多節(jié)點會自動轉(zhuǎn)變?yōu)樾菝郀顟B(tài)，由于傳感器節(jié)點被分散在了多個通信通道內(nèi)，使各節(jié)點處于工作狀態(tài)的時間各不相同，處于休眠狀態(tài)的節(jié)點無法傳遞信號，這就導(dǎo)致了出現(xiàn)接收信號不及時甚至接收不到信號的情況，引發(fā)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(jié)點轉(zhuǎn)播導(dǎo)致的廣播重復(fù)，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?xí)?dǎo)致無線傳感網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

3.2針對廣播通信產(chǎn)生的問題提出解決方案

分布式樹形廣播協(xié)議，顧名思義，該協(xié)議能夠在傳遞信息的過程中，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建立一個廣播樹，通過廣播樹將節(jié)點廣播包發(fā)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(xié)議還采取動態(tài)分配方式，簡化了算法，降低了無線傳感網(wǎng)絡(luò)中對各節(jié)點的要求，增強了其拓展性，降低了節(jié)點傳遞信息的能耗，實現(xiàn)了對多信道廣播通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能耗問題的優(yōu)化。而且該協(xié)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(jié)省了開支，另一方面即使有節(jié)點出現(xiàn)問題，也不會對整個廣播樹的通信效率產(chǎn)生影響。

四、結(jié)論

多信道通信技術(shù)的確解決了單信道通信時期無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些問題，提高了區(qū)域整體通信的準(zhǔn)確性與可靠性，但是隨之也帶來了如范圍小，內(nèi)容重復(fù)，通信延遲等新的問題亟待優(yōu)化，使用分布式樹形廣播協(xié)議或許是一種較好的解決方式?？傊畔鞑ッ浇閮?yōu)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(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)論述[J].通訊世界，2016，07：31.

[2]盧山.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)分析[J].電子世界，2015，24：107-108.

[3]夏偉.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，04：22.