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EasiARS:多模通信传感网的动态WiFi链路接入及自适应组网方法
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:计算机研究与发展
  • 时间:2015
  • 页码:2736-2749
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院计算技术研究所,北京100190, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:中国科学院战略性先导科技专项基金项目(XDA06010403); 国家国际科技合作专项基金项目(2013DFA10690); 国家自然科学基金项目(61202412,61100180)
  • 相关项目:传感器网络中局部性认知多信道通信机制与协议研究
中文摘要:

在使用WiFi接入上层服务的无线传感器网络应用中,由于WiFi链路的不稳定性,使用固定位置的网关难以适应长期稳定可靠接入的要求.提出一种基于ZigBee和WiFi双模通信节点的,适用于不稳定WiFi链路下的网络设备自适应接入及组网方法 EasiARS(adaptive roles switching),该方法包括实时低开销的WiFi覆盖环境探测和更新方法、节点自适应角色分配方法、网关和节点均为能量受限设备情况下的WiFi覆盖区内分簇和数据传输方法.EasiARS可以在外部WiFi网络环境动态变化的情况下进行传感网设备的快速部署,并根据WiFi链路的状态自适应地调整节点角色和传输策略,使数据稳定传输并均衡WiFi覆盖区内节点的能量消耗.实验验证表明,在WiFi链路状态变化下,使用EasiARS的传感网能够自适应地切换节点的工作角色,形成合适的网络拓扑结构,保证数据的稳定上传,与采用单个固定位置网关的方法比较,随着WiFi链路不同程度的变化,EasiARS的网络丢包率最多可降低90%;与采用多个备选网关的方法比较,使用EasiARS的网络生存期提高了67%,并减少了部署前期对WiFi链路质量测试和评估的工作负担.

英文摘要:

In some wireless sensor networks(WSNs)applications,gateway nodes use WiFi to access upper layer network.However,due to the instability of wireless link quality,it has a lot of work to find a stable and reliable gateway disposition by using fixed gateways in traditional WSNs structure.In this paper,we propose a novel method for dynamic WiFi link access and adaptive networking called EasiARS,which is applicable to the scenarios where WiFi link quality is instable and all devices including gateways and nodes are energy constrained.EasiARS is based on WiFi and ZigBee multimode communication.It contains a low-overhead real-time WiFi coverage detection method,a roles switching method and a clustering and neworking method in WiFi coverage area.EasiARS makes it feasible to rapidly deploy WSNs systems in dynamic WiFi link environment.While system is working,nodes adjust their roles and transmission strategy according to the WiFi link quality,which ensures WSNs upload data stably and balance the energy consumption in WiFi coverage area.Experiments verify that,EasiARS achieves the purpose that nodes can switch to suitable roles and transmit stably in dynamic WiFi link environment.Compared with single fixed gateway method,EasiARS leads to a reduction up to 90%in packet loss rate under different WiFi link quality,and an improvement of 67%in network lifetime compared with fixed multi-gateway method,meanwhile reduces the burden of WiFi link quality testing and evaluation before deployment.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40349