无线传感网络监测质量的统计分析

无线传感网络监测质量的统计分析

李昱,帕尔哈提·克衣木,魏耀华

国网新疆电力有限公司信息通信公司， 新疆省 乌鲁木齐市 830000

摘要：无线传感器网络在目前信息与科技飞速发展的时代，人们对信息的获取也逐渐迫切，对时间、地点、信息数据都具有较高的要求，因此需要无线传感网络来实现信息的捕获。同时无线传感网络也衍生出一些相关技术，比如包括众多技术的结合传感器技术、通信技术等。近年来，随着科学技术的飞速发展，无线传感器网络的应用也越来越广泛，涉及社会生活的各个领域，其中包括数据安全、环境监控以及煤矿安全监测等众多领域。无线传感器网络在迅速发展的同时也面临着许多需要解决的问题。无线传感网络主要是通过部署传感器构成，对相应的区域进行监测覆盖。

关键词：无线传感；网络；监测质量；分析

1导言

近些年，随着环境问题的日益显著，提出个各种方针政策来治理环境绿色生态发展理念等等。如今利用相应的环境污染问题将无线传感技术结合入环境监测的问题中，就会通过节点采集信息，包括环境外界的物理信息包括温度、湿度和气压等等。并将采集到的具体信息进行相应的分析整合。无线传感网络不需要大的功耗和投入太多的资金，具有体积小、分布式等特点，可用于环境监控、智能家居等领域，是物联网底层接口。无线传感网络节点定位，也就是对传感器在坐标参照系中的节点位置进行确定，节点定位算法有基于测距和免测距两类，基于测距定位算法采用专用部件对距离或角度进行测量，再通过几何关系确定出节点位置，这就无形中增加了成本，免测距定位算法在成本方面有着优势。

2分析无线传感网络

无线传感网络（WSN）是涉及微电子系统、网络通信与嵌入式计算多个范畴的一门综合学科，为构建IoT创造了前提条件，因此，整体发展受到人们高度重视。纵观发展历程来看，WSN雏形诞生于越战时期。为赢得战争胜利，美军采用了许多“热带树”传感器，探测指定区域的震动与声响信息。这为空军轰炸提供了坐标。1999年，BusinessWeek把WSN誉为新世纪最具代表性技术之一。2002年，美国ORNL发表“网络即为传感器”观点。2003年，美国《Technical Comments》杂志评选未来生活有着深远影响高新科技时，WSN排在第1位。2006年，我国颁布了《国家中长期科学与技术发展规划纲要》，针对IT技术指明3个发展方向，两个便和WSN关系密切，即智能感知与自组网。时至今日，WSN被大量领域广泛使用，取得突破性进展。譬如军事、航空、救灾、医疗、家居、工商业等等，均能发现其身影。随着科技的不断发展，传感器节点的体积不断缩小，但集成在节点上的功能越来越多。这些进步使得人类可以将传感器节点部署在特殊或者危险的环境中。但在传感器节点的续航方面，没有突破性进展，其能源大致无法再生。因此WSN路由协议设计阶段，怎样增加WSN生存时间受到人们普遍关注，作为WSN发展阶段不可忽视要素，也是亟需解决的难题。并且在设计协议时，不仅要考虑高效的利用节点能量，还需要将数据传输工作尽量平均分配到整个网络，避免网络出现“热节点”问题。

3分析无线传感网络监测质量的统计模拟仿真

在这一部分中，进行了广泛的数值实验，以评估在不同的应用场景下对不同参数的QoM的分析。模拟仿真与测试贯穿于整个传感网络的建立、开发和研究的各个阶段，也是主要的技术手段。网络仿真利用软件手段对网络的运行状态以及节点的轮休状态变化进行模拟，测试出算法设计是否符合相应的监测要求和监测质量的与未知参数之间的关系，根据模拟测试的结果进行相应的分析，得出结果是否符合要求即有效性如何。要对文中的模型及结果进行一定的可视化分析，就需要借助相应的软件来完成，因此在研究基础上产生了很多模拟网络的仿真软件。OPNET仿真技术软件就为无线模块做出了巨大的贡献，模拟仿真本着以数学建模和统计分析方法结合并借助OPNET仿真软件，建立相应的传感模型，对相应的网络状态下网络节点等进行相应的高效验证。实验仿真在OPNET软件中进行，如果需要某次重复的仿真结果，只需要将随机数种子内在的参数设置为之前取过的值即可。因此为了取得一个可信的仿真结果就必须经过多是实验，并对仿真结果进行统计，才能得到可信的结论。

3.1模拟过程

在目标区域内设置相应的实验条件，构建一个新的实验项目，首先在区域内部署传感器节点，利用随机部署的方式，节点的特征设置服从指数分布，构建出节点网络模型，并且传感器节点和通信的过程都在图中设置的方形监测区域内，每次报告的实验对事件停留时间和缺席时间使用相同的分布，即相关参数的指数分布与变化的关系。过程中采用节点模型的参数设置为服从的参数分布为指数分布，设置相应的网络参数。实验中的转移线参数设置为同样的流量大小以及对应的数值以减小不同流量带来的误差。通过以上设置，在建立好网络模型的基础上，需要对最终选择的统计量进行展示下一步运行仿真，优化仿真核心有调试和优化两种。通过应用设计优化算法对实验进行优化，在试验过程中也需要对仿真过程进行相应的调试，其中调试的状态包括几个方面，首先通过调试收集到的信息，这些信息是相应节点的仿真监测信息，通过这些收集到的具体信息可以用来调试模块。另外还包含优化仿真核心，并为了节省时间，通过设置运行时间的长短将运行仿真的时间加快，使实验运行速度加快。

3.2结果展示

通过运行仿真由实验结果的展示，图中曲线显然表明通过不同的实验，看出曲线的波动以及走势部重合和相似，即是大致相同的，它们的曲线部分也存在重合的波动情况。同时波动过程会受到每个传感节点放置位置和链接路线的长短而不同，因此会存在一些差别。网络模型建立好的基础上，其次再设置对应的节点模型，分为中心节点模型和周边节点模型，在OPNET仿真软件中设置相应节点的类，并在目标区域内设定无线网络传感器的具体坐标位置信息。通过连接这两个局域网进行结果的相互对比，并且在两个局域网之间部署相应别的路由器，这里默认设置为Cisco2514，参数设置为10BaseT，运行完毕后对这两个需要将这两个网络的仿真结果进行比较，优化以后对比图显示出效率大大增加，证明了算法的有效性和优化性。

4结论

总而言之，整个研究过程通过对无线传感网络从背景、应用、特点、构建模型、设计算法以及参数估计到最终的模拟测试，结合统计分析方法讲述了无线传感网络在不同参数下监测质量不同以及它们之间的关系。文中研究过程结合统计理论知识包括参数估计等，分析和研究了整个网络空间目标区域内无线传感器网络中的监测质量问题。将问题分为并导出相应的显示性能表达式。最后分析不同参数下对监测质量产生不同的影响。最终的研究结果为无线充电传感器网络中的调度问题提供了基本的见解，并给出了数值模拟结果，证明了我们的解决方案的有效性和优势。

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