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实时监测无线传感器网络改进方法

雷涛 王松 惠飞 赵祥模

雷涛, 王松, 惠飞, 赵祥模. 实时监测无线传感器网络改进方法[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(4): 120-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.04.016
引用本文: 雷涛, 王松, 惠飞, 赵祥模. 实时监测无线传感器网络改进方法[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(4): 120-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.04.016
LEI Tao, WANG Song, HUI Fei, ZHAO Xiang-mo. Improvement method of WSNs for real-time monitoring[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(4): 120-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.04.016
Citation: LEI Tao, WANG Song, HUI Fei, ZHAO Xiang-mo. Improvement method of WSNs for real-time monitoring[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(4): 120-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.04.016

实时监测无线传感器网络改进方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.04.016
基金项目: 

国家863计划项目 2009AA11Z203

中央高校基本科研业务费专项资金项目 CHD2010ZY002

详细信息
    作者简介:

    雷涛(1981-), 男, 陕西西安人, 长安大学工程师, 工学博士研究生, 从事交通信息控制研究

    赵祥模(1966-), 男, 重庆大足人, 长安大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U491.16

Improvement method of WSNs for real-time monitoring

More Information
    Author Bio:

    LEI Tao (1981-), male, engineer, doctoral student, +86-29-82334763, leitao@chd.edu.cn

    ZHAO Xiang-mo (1966-), male, professor, PhD, +86-29-82334356, xmzhao@chd.edu.cn

  • 摘要: 结合危险品运输监测应用, 搭建了基于无线传感器网络的实时监测系统, 并对其MAC层协议和物理层无线数据发送时序进行了改进和优化。改进了MAC层中的原始BEB算法, 引入了支持优先级的GDCF算法。对MAC层中的RTS/CTS方式进行了有效性分析, 并出于节能考虑, 引入了睡眠技术。在物理层数据无线发送过程中, 为缩短发送时间, 减少碰撞可能性, 对其时序进行了优化。在工程车辆上安装基于IRIS无线传感器的节点平台进行实际测试。测试结果表明: 改进后的退避算法节点丢包率随网络节点数目增加变化不明显; 去除RTS/CTS机制后, 在采样间隔时间为50 ms时, 网络丢包率由20%左右下降到了6%以内; 一个工作周期内节省能量达到95%;无线数据发送时序优化达到了设计要求, 满足了实际应用中对实时监测无线传感网络的性能要求。

     

  • 图  1  节点硬件连接

    Figure  1.  Node hardware connection

    图  2  节点部署

    Figure  2.  Node disposition

    图  3  数据帧发送过程

    Figure  3.  Transmission process of data frame

    图  4  丢包率测试结果

    Figure  4.  Test result of packet loss rates

    表  1  采样时间间隔为50 ms时的丢包率

    Table  1.   Packet loss rates at giving sampling interval time of 50 ms %

    分节点 优化前丢包率(有RTS/CTS) 优化后丢包率(无RTS/CTS)
    1 23.0 1.2
    2 27.0 0.8
    3 19.0 6.2
    4 26.0 5.1
    5 13.0 3.9
    6 9.0 1.2
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    表  2  各阶段运行时间

    Table  2.   Running time of each stage

    采样发送时间周期/ms 500
    最大时钟漂移Ta/ms 0.63
    节点采样发送的实际工作时间Tb/ms 20.98
    节点休眠唤醒时间Tc/ms 1.10
    节点整体工作时间Ta+Tb+Tc/ms 22.71
    节点休眠时间/ms 477.295
    节点工作时间占空比/% 4.54
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    表  3  优化后的时间测试结果

    Table  3.   Time test result after optimization

    数据有效载荷长度/Byte 4 28
    T2-T1/μs 11.9 11.9
    T3-T2/μs 27.1 27.1
    T4-T3/μs 33.6 105.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-23
  • 刊出日期:  2012-08-25

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