無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性研究

馬廣明 李華 張井玲

摘? 要：隨著近年來科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，許多新型的設(shè)備相繼問世，大大地方便了我們的生活。在新科技的影響之下，傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、嵌入技術(shù)和通信技術(shù)取得了重大的進(jìn)步，無線傳感器成為現(xiàn)代人們生活中必不可少的通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也變得更加方便。隨著社會(huì)競爭力的逐漸加大，為了滿足我們的生活，不得不加快我們生活的速度，無線傳感器作為目前為止最為靈巧方便的通訊設(shè)備，我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫耐ㄓ嵲O(shè)備中占絕大部分比例，所以我們要應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，提高無線傳感器的實(shí)用性。本文將說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂矛F(xiàn)狀，詳細(xì)地分析其影響因素，指出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方面存在的弊端，并提出針對(duì)性的改善建議。

關(guān)鍵詞：無線傳感器;網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸;傳感技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929.5;TP212.9? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）15-0190-03

Research on Reliability of Data Transmission in Wireless Sensor Networks

MA Guangming，LI Hua，ZHANG Jingling

（Shandong Huayu University of Technology，Dezhou? 253034，China）

Abstract：With the continuous development of science and technology in recent years，many new equipment has come out，greatly facilitating our life. Under the influence of new technology，significant progress has been made in sensor technology，data transmission technology，embedding technology and communication technology. Wireless sensor has become an indispensable communication device in modern people’s life，and data transmission technology has become more convenient. With the gradual increase of social competitiveness，in order to meet our life，we have to speed up our lives，wireless sensors as far the most nimble convenient communications equipment，the vast majority of the communications equipment we use in our daily lives，so we should apply advanced science and technology，to improve the practicability of wireless sensors. This paper will explain the current situation of data transmission in wireless sensor network，analyze its influencing factors in detail，point out the disadvantages of data transmission in wireless sensor network，and put forward some suggestions for improvement.

Keywords：wireless sensor;network data transmission;sensing technology

0? 引? 言

無線傳感器具有體積小、傳輸信息快的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)，由于組成無線傳感器的零件體積極小，自身儲(chǔ)存的能量并不能滿足長時(shí)間工作的需求，使得無線傳感器在人們?nèi)粘Ｉ钪械膶?shí)用率大大下降。無線傳感器在我們?nèi)缃竦纳钪邪缪葜畔鬏斦叩慕巧藗儾粌H用它進(jìn)行工作交流，進(jìn)行工作中網(wǎng)絡(luò)文件的傳輸，在日常生活中也會(huì)利用它進(jìn)行信息交流，使朋友之間的聯(lián)系更加密切。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們的生活節(jié)奏普遍加快，為了讓工作效率跟得上工作進(jìn)度，無線傳感器的使用頻率越來越高，但無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詴?huì)受到很多因素的影響，導(dǎo)致人們?cè)趯?shí)際的工作和生活中出現(xiàn)了很多不可避免的錯(cuò)誤，進(jìn)而影響了人們的工作效率和正常的生活。

1? 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂矛F(xiàn)狀以及影響因素

1.1? 使用現(xiàn)狀

由于無線傳感器的便利性，已經(jīng)在全世界內(nèi)投入使用。無數(shù)的無線傳感器在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)構(gòu)成了一個(gè)巨大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，這些無線傳感器就是無數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過自組織的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸，使得信息傳輸變得更加方便。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)人為已經(jīng)設(shè)定好的程序，對(duì)需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在完成信息采集之后，無線傳感器本身會(huì)利用嵌入式技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)地分析，將危險(xiǎn)的數(shù)據(jù)或者與設(shè)定不符的數(shù)據(jù)進(jìn)行特別標(biāo)注，并進(jìn)一步將分析的結(jié)果借助網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到客戶終端，使用戶了解和監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)情況。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)相當(dāng)大的自組織性網(wǎng)絡(luò)，每一臺(tái)無線傳感器都可以獨(dú)立地進(jìn)行工作，這使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很大的容錯(cuò)能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)巨大的容錯(cuò)能力使得無線傳感器的適用范圍大大增加，因此我們可以將它充分地應(yīng)用到惡劣的戰(zhàn)爭環(huán)境。我們可以在戰(zhàn)爭時(shí)應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)敵方的戰(zhàn)略部署、真正的戰(zhàn)爭實(shí)力、物資狀態(tài)以及活動(dòng)范圍和情況進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢測。并且可以在敵方的戰(zhàn)場上設(shè)置定點(diǎn)的無線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，我方技術(shù)人員可以利用當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)，將這些無線傳感器傳輸回來的信息進(jìn)行重新分析組合，對(duì)敵方的信息做大體的了解，從而有助于我方在戰(zhàn)場上取得優(yōu)勢。

1.2? 影響因素

無線信號(hào)的質(zhì)量對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量有決定性的作用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與普通的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)不同，無線傳感器在利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，必須要依靠無線傳輸網(wǎng)絡(luò)作為媒介，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量有一定的要求。隨著近年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全球的很多地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)覆蓋，但是在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)，由于地理位置和交通情況的局限使得網(wǎng)絡(luò)信號(hào)遲遲不能覆蓋，導(dǎo)致人們?cè)谶@些地方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的錯(cuò)誤率增加，并且可實(shí)現(xiàn)程度較小?，F(xiàn)在我國的人口眾多，與現(xiàn)有的土地資源完全不符，為了拓寬土地資源，增大人類的活動(dòng)面積，許多地方都建造了地下商城。地下商城由于地處地下，與網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之間隔著厚厚的土層，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并不能完美地通過障礙進(jìn)入地下商城，使得建造在地下的辦公區(qū)域在利用無線傳感器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的錯(cuò)誤率增加。

無線傳感器內(nèi)嵌構(gòu)件能量儲(chǔ)存量的局限性限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用的實(shí)用性。無線傳感器之所以能夠很快地引領(lǐng)無線傳輸數(shù)據(jù)的潮流，其中很大一部分原因是無線傳感器的輕便性。為了方便人們的使用，無線傳感器在設(shè)計(jì)的時(shí)候充分地使用了內(nèi)嵌技術(shù)，使得更加輕便、小巧的構(gòu)件完美地嵌入了無線傳感器中。但構(gòu)件小巧的體積同時(shí)也很大程度上限制了能量的儲(chǔ)備。無線傳感器在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，不僅需要依靠無線傳輸網(wǎng)絡(luò)作為媒介，還需要借助內(nèi)部自身儲(chǔ)存的能量作為傳輸依托。無線傳感器自身的能量儲(chǔ)存的局限性使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃源蟠蠼档停藗冊(cè)谑褂脽o線傳感器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，很可能會(huì)在中途因?yàn)閭鞲衅髂芰靠萁叩脑驅(qū)е聜鬏斨袛?，甚至?xí)G失數(shù)據(jù)，影響工作效率，造成的經(jīng)濟(jì)損失。

2? 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)方面存在的弊端

2.1? 無線傳感器自身的能量分布不合理，使得能量的消耗速度加快

無線傳感器自身的體積較小，各個(gè)構(gòu)件內(nèi)能夠儲(chǔ)存的能量都是有限的。現(xiàn)在人們?yōu)榱思涌旃ぷ鞯男?，使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸變得越來越頻繁，無線傳感器自身的工作時(shí)間也越來越長。任何事物都逃不過自然規(guī)律，都有自己的使用壽命。使用頻率增多，使得無線傳感器的使用壽命大大縮短，影響了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的增長，帶來的弊端便是人類對(duì)資源的節(jié)約意識(shí)越來越淡薄。現(xiàn)在我們?cè)谑褂脽o線傳感器時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)無線傳感器長期開機(jī)卻始終處于做無用功的狀態(tài)，使得無線傳感器自身的能量消耗速度加快，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃栽斐捎绊憽?/p>

2.2? 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)受外界影響因素的影響較大，使得信息傳輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)加大

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由無數(shù)的無線傳感器組成的，無線傳感器之間并沒有太大的聯(lián)系，所以獨(dú)立性較強(qiáng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需要借助網(wǎng)絡(luò)信號(hào)作為媒介，所以網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的質(zhì)量對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃跃哂袥Q定性的作用。無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的質(zhì)量并不是一成不變的，它不僅會(huì)因人為的因素而遭到破壞，還會(huì)因突發(fā)的自然災(zāi)害而受到影響。當(dāng)自然天氣突變時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量會(huì)大大下降，進(jìn)而影響到數(shù)據(jù)的傳輸。并且無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量還會(huì)受到磁場的影響。如果無線傳感器在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)周圍有較強(qiáng)的磁場，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性會(huì)大大下降，進(jìn)而影響到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2.3? 無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度相比有線傳輸?shù)乃俣容^慢

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比有線傳輸來說，雖然具有便于攜帶、便于傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，但傳輸速度也相對(duì)較慢?，F(xiàn)在社會(huì)的競爭力越來越大，要想成為行業(yè)內(nèi)的佼佼者，不僅要不斷地提升自己的綜合實(shí)力，還要提高自己的工作速度。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量會(huì)受到各種外界因素的影響，使得傳輸速度不穩(wěn)定，相對(duì)有線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速度較慢，從硬性條件上降低了我們自身的綜合實(shí)力，減慢了文件的傳輸速度，影響了人們的工作效率，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃源蟠蠼档汀?/p>

3? 針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)方面存在的弊端提出的改善建議

3.1? 應(yīng)當(dāng)運(yùn)用科學(xué)技術(shù)手段將無線傳感器中的能量合理分配

為了盡可能地延長無線傳感器的使用壽命，我們應(yīng)當(dāng)限制自己使用它的場合。在辦公室內(nèi)或家中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，盡量使用有線的傳輸設(shè)備，縮短無線傳感器的運(yùn)行時(shí)間。為了節(jié)約無線傳感器自身的能量，應(yīng)當(dāng)在內(nèi)嵌的構(gòu)件中設(shè)計(jì)自動(dòng)關(guān)機(jī)的程序，當(dāng)無線傳感器在一定的時(shí)間始終處于做無用功的狀態(tài)時(shí)，自身應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)自動(dòng)關(guān)機(jī)程序，在完整地保留當(dāng)前無線傳感器內(nèi)已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上關(guān)閉機(jī)器，節(jié)約設(shè)備內(nèi)自身的能量，延長無線傳感器的使用時(shí)間，提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。

3.2? 應(yīng)當(dāng)加大資金投入力度，拓寬全球無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量會(huì)受到磁場的影響這一條件是不可避免的，我們只能通過其他方法來加強(qiáng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，使得無線傳感器在人們的日常生活和工作中的適用范圍拓寬。無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍是人為決定的，要想讓全球盡快實(shí)現(xiàn)大范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，就必須加大對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋項(xiàng)目的投資力度，使得偏遠(yuǎn)的地區(qū)也能盡快實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋。

3.3? 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)改進(jìn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，加快無線傳輸?shù)乃俣?/p>

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速度相對(duì)有線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣容^慢，不僅是因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量會(huì)受到外界各種隱私的因素的影響，很大一部分原因還是源于自身的質(zhì)量不高。要想加快無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度，就必須從改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量開始，加大對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資力度，不僅要充分地利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，更重要的是要發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸速度慢的原因，從而對(duì)癥下藥，徹底地解決問題，從根本上提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

4? 結(jié)? 論

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃灾苯雨P(guān)系到了數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度，甚至關(guān)系到了文件本身的質(zhì)量。數(shù)據(jù)傳輸在我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫念I(lǐng)域已經(jīng)極為廣泛，人們可以利用無線數(shù)據(jù)進(jìn)行工作和生活中文件的傳輸和信息的交流。無線傳感器的便攜性使得它更加利于攜帶，也更加頻繁地應(yīng)用于戶外出差。隨著無線傳感器在我們?nèi)粘５纳詈凸ぷ髦斜皇褂玫酶宇l繁，其缺點(diǎn)也逐漸地暴露在人們眼前。為了以后無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的實(shí)用性，可以大范圍地應(yīng)用于我們的工作和生活，我們應(yīng)當(dāng)積極地利用科學(xué)技術(shù)手段來解決這些缺點(diǎn)，使得無線傳感技術(shù)更加適用于它的工作范圍。缺點(diǎn)是有限的，但智慧是無限的，我們要用自己無限的智慧來應(yīng)對(duì)這些有限的缺點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 薛雪，王建平，孫偉.微電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的跨層控制方法研究 [J].電子測量與儀器學(xué)報(bào)，2018，32（10）：15-25.

[2] 吳宣夠，儲(chǔ)昭斌，鄭嘯，等.鏈路不可靠下稀疏投影無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2019，42（2）：158-172.

[3] 李洪兵，熊慶宇，石為人，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)層故障容錯(cuò)技術(shù)研究進(jìn)展 [J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，30（7）：1921-1928.

[4] 張曉玲，梁煒，于海斌，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度方法綜述 [J].通信學(xué)報(bào)，2012，33（5）：143-157.

[5] 宋欣，王翠榮.基于線性回歸的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式數(shù)據(jù)采集優(yōu)化策略 [J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2012，35（3）：568-580.

作者簡介：馬廣明（1990-），男，漢族，山東德州人，教師，助教，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);李華（1991-），女，漢族，山東泰安人，教師，助教，碩士，研究方向：工業(yè)信息化;張井玲（1991-），女，漢族，山東棗莊人，教師，助教，碩士，研究方向：高等教育。