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多包接收无线传感器网络的跨层优化策略研究 maximizing throughput for wireless sensor network with multi-packet reception.pdfVIP

多包接收无线传感器网络的跨层优化策略研究 maximizing throughput for wireless sensor network with multi-packet reception.pdf

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多包接收无线传感器网络的跨层优化策略研究 maximizing throughput for wireless sensor network with multi-packet reception

研究与开发 多包接收无线传感器网络的跨层优化策略研究掌 石 Sh.2-魏振春1 雷1,韩江洪1,Yi (1.合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009; InstituteandState 2.Dept.ofECE,Vi晒伍aP01ytecImic UnjverSityB】acl(Sbu唱,VA,uSA24061) _圜多包接收能有效提高无线传感器网络的网络吞吐量,但由于该恩想在物理层实现的复杂性,决定 _『在上层难以建立充分发挥多包接收性能的最优传输方案。本文根据基于信噪比的物理层数据发 送模型,通过研究可同时传输数据的节点集合,建立了链路层的分时传输模型。为了使该模型可在 多项式时间内求解。提出了最大可行集合的概念.减少了求解的时间和空间复杂度。最终提出基于 多包接收的无线传感器网络跨层优化策略。仿真显示,采用该策略后数据传输速率比传统方案提 高了l倍。 关键谰无线传感器网络;多包接收;串行干扰对捎;线性规划;最大可行集会 inte&rence 1 引言 deleclion,MUD)‘1川等技术实现多包接收。 作为2l世纪迅速崛起的通信手段,无线网络已经渗 采用多包接收后。接收端可以同时接收来自于多个节 透到我们生活的方方面面,而具有低成本、低功耗、自组 点的多份数据。提高了吞吐率。研究人员已经做了大量的 织、多功能等特点的无线传感器网络f诫陀less∞nsor工作,确认了多包接收对于无线网络性能的改善。如在参 networI【)有着更广泛的应用前景,如军事、农业、环境监测、 考文献【11】中,作者确定了在一个随机生成的网络里使用 医疗卫生、工业控制、交通管理等领域.因此引起了各国军 多包接收所取得的数据传输速率是@((k凡)似五心),其中, 事部门、工业界和学术机构的关注ll卅。 ,l表示节点个数,jl表示信号传播时的衰减系数。而采用传 在无线网络传输中,如何最大限度地利用传输信道一 统方案时这个数值是D((nlg,1)’’和唰,l一一之间旧。这说 直是研究要点。在传统方式下,同一时刻如果有两个或者 明多包接收可以有效提高数据传输速率。遗憾的是,目前 更多的节点向同一节点传送数据。就会发生冲突。此时必 没有将其应用到某个无线网络中的具体方案。亦即对于一 须将冲突数据包丢弃并重新发送,如ALOHA协议旧,这会个给定的网络,参考文献fll】只是提供了一个可行方案,取 得吞吐率的一个下界。而此下界与最优值之间可能存在很 严重影响通信的效率和实时性。多包接收(mtllti-packet rece嘶on,MPR)‘删打破了这种束缚,使得一个节点可以同大的常数倍差距。因此。有必要针对这一问题进行探讨。提 时接收多个节点的数据,并对其进行有效分离。在参考文 出如何应用多包接收提高数据吞吐率的最优方案。 献【7,8】中,作者提出使用完全干扰对消算法(successive基于信号处理的多包接收属于物理层的技术。但是节 点发送集合会对数据链路层时间片分配产生影响。因此只 ‘国家自然科学基金资助项目(No加873003,N拍0873195) 有通过跨层设计才能得到最优方案。设计该最优方案的难

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