WiFi干擾環境下感測器節點新型信道接入方式研究

《WiFi干擾環境下感測器節點新型信道接入方式研究》是依託華中科技大學，由郭鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：WiFi干擾環境下感測器節點新型信道接入方式研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭鵬
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

申請人承擔的青年基金項目，通過研究感測器節點在初始隨機部署環境下信道接入問題，實現節點間初始有效通信鏈路的建立及自組網任務。課題現接近尾聲，取得的成績包括：發表國際權威期刊論文5篇(第一作者3篇)、國際期刊論文1篇(第一作者)，國際著名會議論文5篇(第一作者或第一作者為申請人學生)。相關成果在申請人SenSys’09及''10的demos上得到套用。. 基於該課題，申請人擬針對實際感測器節點通信鏈路被日益增多的同頻段WiFi嚴重干擾現象，繼續研究感測器節點抗WiFi干擾的信道接入技術，並在理論上最佳化鏈路吞吐量。申請人跳出前人基於機會式接入的干擾避免思想，有望取得突破性進展。其思路可概括為：利用信道短時相關預測的“干擾度”——而非傳統僅考慮信道完全空閒時段，基於干擾恢復思想——而非傳統干擾避免思想，提出自適應編碼增益和包長最佳化的新型無線信道接入方式，有望顯著提升節點鏈路吞吐量。

結題摘要

隨著WiFi套用和室內無線感測器網路套用的廣泛普及，WiFi對低功耗的室內無線感測器網路通信的干擾問題愈來愈嚴重。一直以來，無線感測器網路協定設計被動的應對環境中的干擾，導致在WiFi干擾稍嚴重情況下，無線感測器網路通信性能急劇惡化。本項目針對占據環境干擾主導地位的WiFi信號進行主動監測分析，讓感測器節點合理適應WiFi信道當前特徵，可使得WiFi環境下感測器節點通信問題得到顯著改善，因而具有重要的套用價值。 項目主要研究內容有：WiFi信道占閒模型的建立；最優自適應編碼策略的計算；物理層參數自適應最佳化；以及完整抗WiFi干擾的信道接入協定設計。 項目重要結果如下：（1）WiFi信號的達到呈現幀群的分布；幀群到達時間、以及幀群大小，在100ms的視窗內，較好符合Pareto模型，且不同視窗內分布參數相互獨立。（2）漢明（12,8）、漢明（7,4）和BCH（15,5）、BCH（15,1）是四種適宜在感測器節點上運行、應對不同WiFi干擾度的編碼方案。（3）可以在不影響感測器節點自適應通信情況下保持對WiFi實時建模的時效性。（4）自適應物理層參數（包長和速率）可以實現WiFi負荷20Mbps下感測器節點不低於10kbps的吞吐量。 項目科學意義在於：（1）回答了WiFi信道是否可建模、以及在多大時間尺度上可建模問題；（2）回答了能否在自適應通信過程中進行實時信道建模問題。這兩個科學問題的回答，有力支持了WiFi干擾下感測器節點最優自適應信道接入方式的設計和實現，並具有重要的實際套用價值，將極大改善無處不在的WiFi信號對廣泛套用的無線感測器網路的傳輸性能。