【摘要】：由于無線傳感器網(wǎng)絡(WSNs)通信鏈路具有的狀態(tài)過渡性和環(huán)境高度相關性,鏈路質(zhì)量評估預測成為智能配電通信WSNs能否實現(xiàn)可靠傳輸?shù)闹匾画h(huán)。文中通過建立智能配電通信WSNs鏈路質(zhì)量評估預測模型,分析了模型的主要影響因素本底噪音擾動和信號強度衰減擾動。提出采用alpha-stable分布擬合本底噪音的方法,建立本底噪音擾動的數(shù)學模型;采用最小二乘法實時估計影響信號強度的環(huán)境參數(shù),建立信號強度衰減擾動數(shù)學模型。最后,實驗驗證表明:建立的配電通信WSNs鏈路質(zhì)量評估預測模型能準確評估和預測實際鏈路質(zhì)量。
【圖文】：

０個數(shù)據(jù)包（置信水平為９５％時，其ｔ分布反函數(shù)值為ｔ０．０２５（９９９８）＝１．９６０２，接近于樣本空間無窮大時的值ｔ０．０２５（＋∞）＝１．９６００），每個數(shù)據(jù)包承載９０Ｂ，數(shù)據(jù)包發(fā)送間隔為５００ｍｓ，發(fā)射功率為４．５ｄＢｍ。采用一對ＷＳＮｓ收、發(fā)節(jié)點，分別以１，１．６，２．５，４，６．３，１０，１５．８，２５．１，３９．８ｍ的間距，測試９組數(shù)據(jù)通信的信號接收強度。計算配電線路環(huán)境下參數(shù)估計值的一元回歸線如圖３所示。圖３配電環(huán)境ＲＳＳ一元線性回歸線Ｆｉｇ．３ＳｉｍｐｌｅｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｌｉｎｅｏｆＲＳＳｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ圖３中紅色直線是最小二乘估計的一元線性回歸線，藍色條形圖是每組測試距離下測得ＲＳＳ的概率密度。由圖３可以看出，一元線性回歸曲線能較好地擬合相應測試結(jié)果。采用上述方法，分別采用式（６）—式（９）計算得出３種不同配電環(huán)境的路徑損耗參數(shù)及９５％置信區(qū)間誤差ε、陰影衰落參數(shù)和實際增益或損耗的估計值如表２所示。表２配電環(huán)境無線信號估計參數(shù)Ｔａｂｌｅ２Ｅｓｔｉｍａｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｉｇｎａｌｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ配電環(huán)境＾ｎε（９５％）＾σＬ＾ｃ／ｄＢ城市配電線路２．４７０．００３１２．４４－１５．０９３５ｋＶ變電站２．２４０．００３０２．３７－１４．７８配電住宅小區(qū)２．３５０．００３３２．５８－１５．４３４實驗驗證本節(jié)采用模型理論計算與

４７０．００３１２．４４－１５．０９３５ｋＶ變電站２．２４０．００３０２．３７－１４．７８配電住宅小區(qū)２．３５０．００３３２．５８－１５．４３４實驗驗證本節(jié)采用模型理論計算與實驗統(tǒng)計ＰＲＲ對比的方法驗證提出的智能配電通信ＷＳＮｓ鏈路質(zhì)量模型。實驗采用基于ＣＣ２５３０的ＷＳＮｓ節(jié)點實驗平臺，其發(fā)射功率為４．５ｄＢ，采用３ｄＢｉ全向天線。實驗中，節(jié)點靜置于高于地面２ｍ的支架上。分別在配電線路、變電站和配電住宅小區(qū)中，將１０個節(jié)點等間距布置成如圖４所示的結(jié)構(gòu)。圖４配電環(huán)境實驗驗證拓撲結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．４Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ節(jié)點０為數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點，并向其他節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，以１０００個數(shù)據(jù)為一組，共發(fā)送１０組。每個數(shù)據(jù)承載９０Ｂ，相鄰兩個數(shù)據(jù)發(fā)送間隔時間為１００ｍｓ，節(jié)點ｉ（ｉ＝１，２，…，９）為數(shù)據(jù)接收節(jié)點，其與節(jié)點０的物理距離布置為（１０ｉ）ｍ。節(jié)點ｉ完成以下工作。１）接收數(shù)據(jù)并根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的序列號，統(tǒng)計每組數(shù)據(jù)實際ＰＲＲ。２）讀取每次接收數(shù)據(jù)包的無線信號強度時間序列，并添加到應答包，回復給節(jié)點０。３）在兩次數(shù)據(jù)發(fā)送間隔空閑時間內(nèi)，監(jiān)聽環(huán)境的本底噪音序列，計算擬合參數(shù)，添加到應答包，并回復給節(jié)點０。節(jié)點０根據(jù)式（２）和式（３）獲取的ＲＳＳ信息和本底噪音，以及已知的節(jié)點間距布置，分別計算３種配電環(huán)境下本底噪音擬合參數(shù)，估計路徑損耗、陰影衰落和實際損耗參數(shù)，代入鏈路質(zhì)量評價模型。模型中其他參數(shù)選取

本文編號：2747013