外文文獻(xiàn)翻譯-基于ZigBee的車內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)【中文6400字】 【PDF+中文WORD】

外文文獻(xiàn)翻譯-基于ZigBee的車內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)【中文6400字】 【PDF+中文WORD】,中文6400字,PDF+中文WORD,外文文獻(xiàn)翻譯-基于ZigBee的車內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)【中文6400字】,【PDF+中文WORD】,外文,文獻(xiàn),翻譯,基于,ZigBee,無線,傳感器,網(wǎng)絡(luò),中文,6400 【中文6400字】 基于ZigBee的車內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) Hsin-Mu Tsai1，Cem Saraydar2，Timothy Talty2，Michael Ames2，Andrew Macdonald2.Ozan K. Tonguz1 1美國.賓夕法尼亞州匹茲堡15213-3890，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，ECE部， 2美國密西根州沃倫通用汽車公司，ECI研究與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，48092-2031 電子郵件：{hsinmut，tonguz}@ece.cmu.edu，{cem.saraydar，timothy.talty，michael.ames，andrew.macdonald}@gm.com 摘要 - 由于汽車中部署的傳感器數(shù)量不斷增加，近來人們越來越關(guān)注在汽車內(nèi)部實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。在本文中，我們報(bào)告了在各種情況下使用車內(nèi)ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包傳輸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，接收信號(hào)強(qiáng)度指示器（RSSI）和鏈路質(zhì)量指示器（LQI）都只能用作基于閾值的指標(biāo)來評(píng)估鏈路質(zhì)量 - 表明低于某個(gè)閾值時(shí)鏈路質(zhì)量較差。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，作者基于RSSI / LQI /錯(cuò)誤模式和自適應(yīng)策略開發(fā)的檢測算法可能會(huì)增加鏈路的吞吐性能，同時(shí)提高無線電的功耗。 1.引言 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)應(yīng)用于各種監(jiān)測應(yīng)用中，如工業(yè)，健康，環(huán)境，安全等。最近，車輛應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用清單，主要是通過胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。無線傳感器在車輛中的更廣泛使用將由幾個(gè)不同因素中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)致，包括有線感測的困難和成本降低機(jī)會(huì)。由于部署更多數(shù)量的無線傳感器而引起業(yè)界興趣的興起，有必要了解和表征車輛內(nèi)的無線信道。為此，我們報(bào)告使用符合ZigBee的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的案例研究。 ZigBee是一個(gè)行業(yè)聯(lián)盟，它推動(dòng)了一系列基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則[1]。對于放置在中型轎車中的ZigBee節(jié)點(diǎn)，觀察各種情況下的通道行為。據(jù)我們所知，本文介紹了在車輛環(huán)境中表征ZigBee性能的第一次嘗試。 本文的其余部分安排如下。在第二節(jié)中，描述了實(shí)驗(yàn)裝置的細(xì)節(jié)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和這些結(jié)果的討論在第三節(jié)中介紹。在第四節(jié)中，我們提出了一組檢測算法和一個(gè)適應(yīng)策略，可以根據(jù)信道條件來改善無線信道的誤碼性能，并給出初步的評(píng)估結(jié)果。最后，第五節(jié)給出結(jié)論性意見。 2.實(shí)驗(yàn)方法 A.傳感器節(jié)點(diǎn)硬件 在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們使用Crossbow MPR2400 [2]作為我們的傳感器節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)。規(guī)格如表1所示。 圖1.實(shí)驗(yàn)裝置的框圖 B.實(shí)驗(yàn)設(shè)置和傳感器節(jié)點(diǎn)固件 圖1顯示了實(shí)驗(yàn)設(shè)置。在實(shí)驗(yàn)中，傳感器節(jié)點(diǎn)（SN）放置在車輛的不同位置。基站（BS）放置在車輛儀表板內(nèi)靠近通風(fēng)口的位置?；具B接到MIB510編程器，并使用RS-232到USB轉(zhuǎn)換器連接筆記本電腦和MIB510。 傳感器節(jié)點(diǎn)周期性地從附著的傳感器中檢索傳感器信息，并將傳感器分組發(fā)送（廣播）到基站。基站充當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)和膝上型計(jì)算機(jī)之間的橋接設(shè)備，將來自傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感器分組中繼到膝上型計(jì)算機(jī)以及從膝上型計(jì)算機(jī)到傳感器節(jié)點(diǎn)的命令分組，以及記錄各種度量，諸如接收信號(hào)強(qiáng)度指示符RSSI），鏈路質(zhì)量指示符（LQI），CRC等，并將它們附加到每個(gè)接收到的數(shù)據(jù)包。筆記本電腦中的數(shù)據(jù)包記錄器/解析器軟件處理基站發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將它們保存到日志文件中以供進(jìn)一步分析。筆記本電腦中的命令發(fā)送器可用于發(fā)出命令來調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，如發(fā)送功率，發(fā)送速率等。 傳感器節(jié)點(diǎn)和基站的固件基于TinyOS 1.1.15 [3]。 TinyOS是一款基于開源組件的操作系統(tǒng)和面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)。我們的實(shí)現(xiàn)使用由TinyOS提供的各種API和庫。 表I CROSSBOW MPR2400（MICAZ）規(guī)范 Parameter Value/Description Processor ATMega 128L Processor Radio Chip Chipcon CC2420 Radio Operating Frequency 2.4 GHz Effective Data Rate 250 Kb/s Modulation Format Offset Quadrature Phase-Shift keying (OQPSK) 表II車內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)位置 編碼 No. 位置 B 嵌入儀表板旁邊的通風(fēng)口 6 在儀表板上，光傳感器旁邊 7 在行李箱的右側(cè)，靠近穩(wěn)定執(zhí)行器 1 在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，靠近保險(xiǎn)絲盒 0 在散熱器前面，溫度傳感器和空氣質(zhì)量傳感器之間 C.傳感器節(jié)點(diǎn)位置 實(shí)驗(yàn)中使用的車輛是通用汽車2005凱迪拉克STS。圖2和表II顯示了傳感器節(jié)點(diǎn)以及車輛中的基站的位置。 D.實(shí)驗(yàn)場景 我們在表III所示的各種情況下進(jìn)行了不同的實(shí)驗(yàn)。以下討論這些場景的細(xì)節(jié)。 1）地點(diǎn) a）維修車庫這與常規(guī)汽車經(jīng)銷商的維修站類似。技術(shù)人員經(jīng)常走路，其他幾輛車停在附近。車庫里有很多服務(wù)設(shè)備。 b）公司停車場這是一個(gè)普通的公司停車場。測試車輛停放在其中一個(gè)停車位，并被其他車輛包圍。有時(shí)行人通過測試車輛。 圖2.汽車中的傳感器節(jié)點(diǎn)位置。 圓圈中的數(shù)字顯示傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。 說明見表II 表三實(shí)驗(yàn)情景 場景編號(hào). 位置 驅(qū)動(dòng) 引擎 1 維護(hù)車庫 目前 ON 2 維護(hù)車庫 不在 OFF 3 公司停車場 目前 ON 4 公司停車場 OFF 5 路上 目前 ON c）道路這是駕駛場景。這輛車大部分時(shí)間在高速公路上行駛，有時(shí)在大型（多車道）地方道路上行駛。 2）駕駛員在“駕駛員現(xiàn)場”場景中，駕駛員坐在車內(nèi)并頻繁移動(dòng)，如操作空調(diào)，收音機(jī)，方向盤等。在“駕駛員不在場”情況下，駕駛員座位是空的。 3）發(fā)動(dòng)機(jī)在“發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)”的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并在整個(gè)測量過程中保持運(yùn)行。車內(nèi)的空調(diào)和收音機(jī)也開啟了。在“發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉”情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉（不在配件模式下），鑰匙從車輛上移除。 E.通信參數(shù) ?發(fā)射功率：在實(shí)驗(yàn)中，我們將傳感器節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率設(shè)置為5個(gè)不同的等級(jí)：0，-5，-10，-15和-25 dBm?；镜陌l(fā)射功率固定為0 dBm（基站僅在向傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令時(shí)發(fā)射）。 ?數(shù)據(jù)包發(fā)送速率：我們將傳感器節(jié)點(diǎn)配置為每隔100 ms發(fā)送一個(gè)傳感器數(shù)據(jù)包。該發(fā)送速率足以用于車輛中的非安全傳感器。 ?信道選擇：MI-CAz節(jié)點(diǎn)的物理層標(biāo)準(zhǔn)遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)[4]。由于802.11b / g設(shè)備是2.4 GHz ISM頻段中最常見的設(shè)備，可能會(huì)產(chǎn)生很多干擾，因此我們選擇一個(gè)遠(yuǎn)離802.11b / g標(biāo)準(zhǔn)占用帶寬的頻道。 802.11b / g和802.15.4設(shè)備使用的帶寬分別為3 MHz和22 MHz。在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們將傳感器節(jié)點(diǎn)配置為使用26通道（2480 MHz），以避免來自802.11b / g設(shè)備的干擾。在這種情況下，最近的802.11b / g信道是信道11（2462 MHz），并且不與我們的802.15.4信道重疊。 ?數(shù)據(jù)包格式：圖3顯示了實(shí)驗(yàn)中使用的傳感器數(shù)據(jù)包格式。 MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MPDU）的總大小加上幀長度字段是31個(gè)字節(jié)。請注意，應(yīng)用程序級(jí)別有效內(nèi)容中的大部分字段都用于記錄實(shí)驗(yàn)的信息。例如，我們使用了12個(gè)字節(jié)來記錄傳感器信息，以及每個(gè)記錄1個(gè)字節(jié)來記錄固件的傳輸功率和版本號(hào)。傳感器數(shù)據(jù)包的大小可以通過刪除不必要的字段來降低，并導(dǎo)致較低的數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤率。根據(jù)應(yīng)用的不同，傳感器信息字段的大小也可以減小。 圖3.傳感器數(shù)據(jù)包格式（每個(gè)字段上方的數(shù)字表示字節(jié)的字節(jié)大小）[5] 節(jié)點(diǎn)傳輸：在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，一次只傳輸一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。我們使用此設(shè)置來避免來自其他傳感器節(jié)點(diǎn)的干擾，并專注于測量鏈路質(zhì)量。 MAC相關(guān)參數(shù)：在實(shí)驗(yàn)中，我們禁用了自動(dòng)ACK功能以及重傳。傳感器節(jié)點(diǎn)使用與載波相似的MAC協(xié)議 在802.11b / g中使用SESS Multiple Access（CSMA），在此狀態(tài)下，它將等待通道清除（執(zhí)行清除通道評(píng)估），然后開始傳輸。 ?數(shù)據(jù)收集：對于每個(gè)場景/發(fā)射功率/傳感器節(jié)點(diǎn)，我們配置傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸6000個(gè)傳感器數(shù)據(jù)包，這需要10分鐘。每個(gè)場景完成數(shù)據(jù)收集過程的總時(shí)間大約為200分鐘。 F.可觀察的實(shí)體 以下描述由基站記錄的各種可觀察實(shí)體。 ?鏈路質(zhì)量指示器（LQI）LQI由Chip-con CC2420無線電芯片計(jì)算，實(shí)際上是芯片相關(guān)指示器（CCI）。這與芯片錯(cuò)誤率有關(guān)。 LQI的范圍從50到110，并且在起始幀分隔符之后的8位中進(jìn)行計(jì)算。 ?接收信號(hào)強(qiáng)度指示器（RSSI）RSSI由Chipcon CC2420無線電芯片測量，表示傳感器節(jié)點(diǎn)接收的能量。根據(jù)[5]，RSSI的范圍從-100 dBm到0 dBm，最大誤差（精度）是6 dB。 RSSI在8個(gè)符號(hào)周期內(nèi)計(jì)算。 ?序列號(hào)在傳感器數(shù)據(jù)包中，有一個(gè)應(yīng)用級(jí)序列號(hào)字段，每當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)它都會(huì)增加。這可以被基站用來檢測丟失的分組。 循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）字段Chipcon CC2420無線芯片具有自動(dòng)CRC校驗(yàn)功能，TinyOS在其無線數(shù)據(jù)包中有一個(gè)CRC字段，用于指示收到的數(shù)據(jù)包是否通過了CRC校驗(yàn)。 CC2420中使用的CRC方案是CRC-16（ITU-T）。 G.度量的定義 在本小節(jié)中，我們定義了稍后使用的度量。 首先我們定義以下變量： ? G 基站接收并通過CRC校驗(yàn)的數(shù)據(jù)包數(shù)量。 ?LE基站接收到的分組數(shù)量以及分組長度或分組類型（由類型字段表示）不正確。 ?CE基站收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量，CRC校驗(yàn)失敗。 ? 一個(gè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包總數(shù) 請注意，我們的數(shù)據(jù)包解析器將首先檢測長度/類型錯(cuò)誤。如果數(shù)據(jù)包的長度/類型不正確，它將被放入LE類別。這些數(shù)據(jù)包的CRC字段可能表明它是錯(cuò)誤的，但這些不會(huì)包含在CE中?，F(xiàn)在我們使用以上變量定義以下與錯(cuò)誤相關(guān)的性能指標(biāo)： ?數(shù)據(jù)包接收率（PRR）： ?分組錯(cuò)誤率（PER）： ?GOODput： H.了解藍(lán)牙的影響的實(shí)驗(yàn) 為了研究干擾源的存在如何影響ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)的性能，我們使用凱迪拉克的集成藍(lán)牙免提和摩托羅拉RAZR V3手機(jī)來產(chǎn)生干擾。我們在場景編號(hào)為1的情況下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并且沒有藍(lán)牙干擾。表3中的3（具有有限的藍(lán)牙數(shù)據(jù)集;每個(gè)節(jié)點(diǎn)僅使用一個(gè)發(fā)射功率設(shè)置進(jìn)行發(fā)射）。在使用藍(lán)牙干擾的實(shí)驗(yàn)中，手機(jī)用于撥打電話，并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間通過免提進(jìn)行藍(lán)牙連接。 藍(lán)牙協(xié)議使用跳頻擴(kuò)頻（FHSS）機(jī)制。它根據(jù)主節(jié)點(diǎn)指定的跳頻序列每隔0.625毫秒跳到一個(gè)可用信道。使用的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，美國有79個(gè)1MHz寬的信道從2402MHz擴(kuò)展到2480MHz。因此，最后兩個(gè)通道將與我們實(shí)驗(yàn)中使用的802.15.4通道（2479 MHz）重疊，并且會(huì)對傳感器節(jié)點(diǎn)造成干擾。 圖4.信道對所有傳感器節(jié)點(diǎn)的信道損失。 誤差線顯示平均值的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 在本節(jié)中，我們將介紹實(shí)驗(yàn)結(jié)果并討論這些結(jié)果的含義。 A.渠道損失 當(dāng)信號(hào)從發(fā)射機(jī)天線傳播到接收機(jī)天線時(shí)所經(jīng)歷的信號(hào)強(qiáng)度的衰減稱為信道損耗，并且通常以分貝（dB）為單位來測量： 請注意，CL包含天線增益。 信道損耗取決于一組復(fù)雜的因素，包括發(fā)射機(jī) - 接收機(jī)對之間的距離以及發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間路徑上的介質(zhì)類型。我們每個(gè)無線傳感器的位置標(biāo)識(shí)了基站節(jié)點(diǎn)和相應(yīng)的無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的信道。如圖4所示，在我們的實(shí)驗(yàn)中測量的四個(gè)通道中的最佳通道是儀表板上的節(jié)點(diǎn)6（在暮光傳感器旁邊）的通道，而最差的通道已經(jīng)被觀察為到達(dá)節(jié)點(diǎn)0前的通道散熱器（在空氣質(zhì)量傳感器和環(huán)境溫度傳感器之間）。 由于我們修復(fù)了無線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置，理想情況下，每條信道的信道損耗曲線應(yīng)該是一條平坦的線路（與發(fā)射功率無關(guān)）。然而，從我們的結(jié)果可以觀察到，對于低發(fā)射功率值，尤其是對于到節(jié)點(diǎn)0的信道，信道損耗似乎在下降！這樣的結(jié)果似乎與直覺相反，然而仔細(xì)考慮這些情況表明，如果信道損耗很大并且發(fā)射功率電平足夠低，則接收功率電平將低于接收機(jī)硬件的大部分接收靈敏度時(shí)間并不會(huì)被成功接收。沒有這些高信道丟失數(shù)據(jù)包，平均信道損失高于預(yù)期值。從圖4可以看出，數(shù)據(jù)量不足和統(tǒng)計(jì)效應(yīng)導(dǎo)致信道損耗曲線的一些變化，而不是完美的平坦線。 B.錯(cuò)誤指標(biāo)和RSSI配置文件 按照[5]的規(guī)定，傳感器節(jié)點(diǎn)中無線電芯片的接收靈敏度為-95 dBm（典型值）和-90 dBm（最小值）。如[4]中所定義的，靈敏度對應(yīng)于最小接收信號(hào)強(qiáng)度，超過該最小接收信號(hào)強(qiáng)度，分組差錯(cuò)率超過1％。 為了研究各種誤差度量和RSSI之間的關(guān)系，我們計(jì)算出如下的圖。一個(gè)設(shè)置的每個(gè)6000分組序列被分成50個(gè)連續(xù)分組的分段。對于每個(gè)分段，錯(cuò)誤度量都是通過這50個(gè)數(shù)據(jù)包來計(jì)算的，用y表示。這50個(gè)數(shù)據(jù)包的RSSI平均值也被計(jì)算出來并用μx表示。然后我們用圖上的坐標(biāo)（μx，y）繪制該點(diǎn)來表示該段，然后用此設(shè)置中的所有段和其他設(shè)置的所有段重復(fù)此過程。圖5（a） - （e）顯示了每種情況下PRR與RSSI的概況。圖6和圖7分別顯示了1-PER和Goodput與RSSI的配置文件。在圖5中，可以觀察到，與規(guī)定的接收靈敏度一致，PRR在-91至-94 dBm的范圍內(nèi)從1下降到0。違反這種一般觀察的異常值是由于外部影響，例如駕駛室內(nèi)的駕駛員移動(dòng)，來自其他無線設(shè)備的干擾等。例如，802.11b / g接入點(diǎn)部署在場景編號(hào)為1的維護(hù)車庫中。 1和2，其被配置為在信道11上操作，信道11非常接近無線節(jié)點(diǎn)操作的頻帶。由于這種影響，接收靈敏度邊界在圖的右邊經(jīng)歷輕微的移位，代表不太友好的傳播環(huán)境。人們還可以觀察到干線數(shù)據(jù)表現(xiàn)出更高水平的波動(dòng)（更多的異常值），這可能是由于乘客沿著位于傳感器之間的直接路徑上的存在和運(yùn)動(dòng)引起的豐富的多路徑環(huán)境 節(jié)點(diǎn)和基站節(jié)點(diǎn)。 在圖6中，我們觀察到，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或駕駛員存在的情況下，噪音水平較高，導(dǎo)致PER性能較差。我們還觀察到，與圖5中的結(jié)果相比，離群值更少，這可以通過驅(qū)動(dòng)器或發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲對PER和RSSI之間相關(guān)性的相對較低的影響來解釋。在圖7中，人們也可以觀察到，只有當(dāng)RSSI比接收到的靈敏度邊界大得多時(shí)，輸出性能才是好的。 C.錯(cuò)誤指標(biāo)和LQI配置文件 在圖8中，我們計(jì)算了段中50個(gè)數(shù)據(jù)包的LQI的平均值（μx）和標(biāo)準(zhǔn)差（σx）。然后，我們繪制點(diǎn)（μx - σx，y）和（μx+σx，y），并用一條線連接這兩個(gè)點(diǎn)來表示該段，并對所有其他段重復(fù)該過程。 圖5. PRR與RSSI配置文件 如圖8所示，可以觀察到這些圖中每個(gè)分段（在5秒內(nèi)接收到的50個(gè)分組）的方差太大，因此我們得出結(jié)論：基于我們的數(shù)據(jù)表示的短期平均值[6]。應(yīng)該指出的是，我們觀察到LQI和Goodput之間的相關(guān)性較高。根據(jù)這些觀察結(jié)果，我們可以制定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，說明Goodput可以用作上限：如果LQI小于某個(gè)值; Goodput不能高于某個(gè)值。仔細(xì)看圖8顯示了這樣一條曲線（黑色虛線）的例子，它可以用作這個(gè)邊界函數(shù)。 D.藍(lán)牙的影響 圖9比較了無藍(lán)牙干擾的情況下的實(shí)際吞吐量性能。正如預(yù)期的那樣，藍(lán)牙干擾對所有節(jié)點(diǎn)的吞吐量性能有很大影響，并且根據(jù)單個(gè)節(jié)點(diǎn)和接收功率，吞吐量減少3％-40％。人們還可以觀察到，信道質(zhì)量較差的節(jié)點(diǎn)對吞吐量的影響較大。 4.算法與適應(yīng)策略 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的公開文獻(xiàn)中的現(xiàn)有研究通常集中在如何使用各種可觀察的實(shí)體（諸如RSSI）來評(píng)估鏈路質(zhì)量并且基于鏈路質(zhì)量評(píng)估來選擇可用路由或鏈路之一。在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們假設(shè)星形拓?fù)溆糜谄囍械臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò) - 每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一條可用的到基站的路由/鏈路。因此，傳感器節(jié)點(diǎn)不需要選擇更好的路由/鏈路，而是需要提高鏈路的生產(chǎn)性能。 圖6. 1-PER與RSSI輪廓。 圖中的擬合曲線表示具有加性高斯白噪聲（AWGN）的理論1-PER曲線。 曲線擬合是為了獲得與AWGN相關(guān)的最佳擬合。 圖7. Goodput與RSSI配置文件 圖8. Goodput與LQI配置文件 A.檢測算法 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們確定了3個(gè)不同的問題，這將導(dǎo)致鏈路的低吞吐量性能： ?衰落（“長期”問題）：例如，導(dǎo)致信道衰落的乘客 ?干擾（“短期”問題）：例如跳頻干擾 ?接收信號(hào)強(qiáng)度低 人們也可以觀察到這3個(gè)問題有不同的RSSI / LQI /錯(cuò)誤模式（見圖10,11和12）： ?衰退 - RSSI / LQI /誤差長時(shí)間下降嚴(yán)重 - 衰落期間連續(xù)低LQI點(diǎn) ?干擾 -RSSI異常值（主要是更大的RSSI樣本） - 隨機(jī)RSSI / LQI /錯(cuò)誤異常值 ?接收信號(hào)強(qiáng)度低 - 低RSSI 圖9.有和無藍(lán)牙干擾的正常性能比較 圖10.出現(xiàn)衰落時(shí)的RSSI / LQI /錯(cuò)誤模式 圖11.具有顯著干擾時(shí)的RSSI / LQI /錯(cuò)誤模式 圖13.自適應(yīng)策略的兩種不同的反應(yīng)模型 -LQI方差很大 - 均勻分布的錯(cuò)誤 我們根據(jù)RSSI，LQI和錯(cuò)誤指示器輸入的模式，開發(fā)了一套檢測算法來實(shí)時(shí)識(shí)別和檢測這3個(gè)問題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用于微調(diào)算法中的各種參數(shù)。由于缺乏空間，本文沒有顯示算法。 B.適應(yīng)戰(zhàn)略 我們選擇使用基站探測器模型（如圖13中所示，適用于探測器在傳感器節(jié)點(diǎn)模型中）。在該模型中，檢測算法在基站側(cè)執(zhí)行。當(dāng)檢測到3個(gè)問題中的任何一個(gè)時(shí)，基站將向相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)出命令。根據(jù)檢測到的問題，傳感器節(jié)點(diǎn)將采取如下所述的操作： ?衰落增加發(fā)射功率并觀察額外的功率量是否可以克服由衰落引起的增加的信道損失。 ?干擾使用更強(qiáng)大的傳輸方案（例如重復(fù)代碼，重傳等）。 ?接收信號(hào)強(qiáng)度低增加發(fā)射功率并使RSSI遠(yuǎn)離接收靈敏度邊界（-90 dBm） 基站探測器模型具有許多優(yōu)點(diǎn)。檢測算法不會(huì)消耗傳感器節(jié)點(diǎn)上的附加計(jì)算能力，也不需要額外的控制消息來檢測問題。該檢測比傳感器節(jié)點(diǎn)中的檢測器模型更準(zhǔn)確，因?yàn)樗恍枰僭O(shè)對稱的無線信道 ?C.初步結(jié)果 我們實(shí)現(xiàn)了先前小節(jié)中描述的衰落和低功率檢測算法和自適應(yīng)策略，并使用兩個(gè)固定發(fā)射功率設(shè)置和另一個(gè)使用自適應(yīng)策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。我們只用節(jié)點(diǎn)7（干線）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗亲羁赡芙?jīng)歷衰落的節(jié)點(diǎn)。 表IV顯示了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明，使用簡單的策略可能足以提高鏈路質(zhì)量，同時(shí)不會(huì)消耗太多的無線電發(fā)射功率。 5.總結(jié) 在本文中，我們報(bào)告使用ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)在汽車環(huán)境中執(zhí)行數(shù)據(jù)包傳輸實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明鏈路質(zhì)量相對于車內(nèi)節(jié)點(diǎn)位置的變化是顯著的。發(fā)動(dòng)機(jī)噪音可將PRR / PER / Goodput接收靈敏度閾值提高2至4 dB。藍(lán)牙干擾可以將生產(chǎn)性能降低3％至40％。 RSSI和LQI可用于評(píng)估鏈路質(zhì)量時(shí)，通過指示低于某個(gè)閾值時(shí)鏈路質(zhì)量較差。實(shí)現(xiàn)的初步結(jié)果表明，我們基于不同的RSSI / LQI /錯(cuò)誤模式和自適應(yīng)策略設(shè)計(jì)的檢測算法可以在優(yōu)化傳感器節(jié)點(diǎn)無線電的發(fā)射功率的同時(shí)提高鏈路的輸出性能。 參考 [1]“ZigBee規(guī)范”，ZigBee聯(lián)盟，2004年12月，http://www.zigbee.org。 [2]“MPR / MIB mote硬件用戶手冊”http://www.xbow.com。 [3]“TinyOS”，http：//www.tinyos.net。 [4]“IEEE 802.15，第15.4部分：低速率無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（LR-WPAN）的無線媒體訪問控制（MAC）和物理層（PHY）規(guī)范”，2003年10月。 [5]“Chipcon CC2420（2.4 GHz IEEE 802.15.4 / ZigBee就緒射頻收發(fā)器）數(shù)據(jù)表”，http：//www.chipcon.com。