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《農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能協(xié)作節(jié)點分布研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能協(xié)作節(jié)點分布研究王鳳杰1,張承明2",侯加林1,方陽陽1（1.山東農(nóng)業(yè)大學機械勻電子工程學院，泰安271018:2.山東農(nóng)業(yè)大學信息科學與工程學院，泰安271018）摘要：為了降低農(nóng)田尤線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSensorNetwork，WSN）的屯池能耗，延長其工作壽命，木文利川WSN電池能耗模型，對農(nóng)山WSN中直接通信和協(xié)作通信的電池能耗進行了比較和研究，針對農(nóng)田WSN的靜態(tài)特點，得出了當為節(jié)能而引入?yún)f(xié)作機制時，源節(jié)點和目的節(jié)點需要滿足的距離條件，協(xié)作節(jié)點需要滿足的位背條件及相應的最佳位
2、背，并對S的卞點位背和通倍服務質(zhì)量產(chǎn)少的影響進行了分析。本文可為農(nóng)m多跳WSN的節(jié)點布署提供理論支持，以延長整個農(nóng)田WSN的丄作壽命。關鍵詞：農(nóng)田WSN;直接通倌；協(xié)作通倌；電池能耗中圖分類號：TN925.1文獻標識碼：A0引言農(nóng)田環(huán)境信息的獲取是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的關鍵部分，它直接反應農(nóng)作物生長狀態(tài)和農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量m。然而，傳統(tǒng)的資源調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測技術存迕著諸多局限，達不到及時、準確、全而的要求。隨著無線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSensorNetwork，WSN）技術的發(fā)展，將WSN應用于農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測領域已成為
3、目前研究的熱點［2“4］。WSN的節(jié)點能暈通常巾能源不可再生的電池提供，W此電池能fi的高效利用就成為了決定WSN生命周期的關鍵因素［15］。在提高WSN電池能呈利用效率方而，協(xié)作通信技水作為一種有效手段被廣泛研究然而，由于協(xié)作節(jié)點額外的接收和發(fā)射電路能量消耗，并非所侖情況下WSN結(jié)合協(xié)作通信技水，系統(tǒng)電池能呈利用效率都會得到提高［26］。因此，要想利用協(xié)作通信提高電池能量利川效率，協(xié)作通信的吋機選擇和協(xié)作節(jié)點的位置選擇，就成了必須考慮的問題。ZhangWenshu等建立丫W(wǎng)SN兩個節(jié)點問直接通信和兩跳協(xié)作通信的肀均電
4、池能景消基金項目:國家863計劃（2013AA122003）:山東省現(xiàn)代蔬菜產(chǎn)業(yè)技術體系創(chuàng)新凼隊建設專項資金（魯農(nóng)科技字［2013］29號）作者簡介：王風杰（1989—），男，碩士研究生，研究方向為檢測技術與自動化歧符。Email：erbovvang54@gmail.com※通信作者：張承明（1971—），男，溥士，副教授，研究方向為數(shù)據(jù)處理。Email：chming@sdau.edu.cn耗模型，丼對立接通信和兩跳協(xié)作通信兩種信息傳輸方式的電池能耗進行了研究和比較，得出當兩跳協(xié)作通信的電池能耗低于直接通信時協(xié)作節(jié)點
5、需要滿足的位置條件07-281O然而，W.Zhang等的研究都是以動態(tài)WSN為研究對象，一些結(jié)論和成果無法直接應川丁?像農(nóng)IIIWSN這樣的靜態(tài)WSN場合。為此，本文利川協(xié)作通信能景消耗模型,對農(nóng)田多跳WSN中的直接通信和兩跳協(xié)作通信兩種信息傳輸方式的電池能耗進行比較和研究，得出了可利川協(xié)作通信節(jié)能的最、距離、節(jié)能協(xié)作通信區(qū)域和最節(jié)能協(xié)作點，并分析了目的節(jié)點位置和通信服務質(zhì)鱟產(chǎn)生的影響，為在農(nóng)III中合理介署WSN節(jié)點提供理論支持。1系統(tǒng)模型閣1兩跳協(xié)作通信模型Fig.1Two-hoprelaymodel為簡化系統(tǒng)分析
6、，本文中系統(tǒng)模型選用兩跳協(xié)作通信模型，如圖1所示，這一模型得到的結(jié)論可直接應川于農(nóng)IHWSN多跳模型。在圖1中，S是數(shù)據(jù)源節(jié)點，F(xiàn)是數(shù)據(jù)目的節(jié)點，R是數(shù)據(jù)協(xié)作節(jié)點。該模型有兩條通信鏈路供信息傳輸選擇：：f［接通信鏈路S->F和兩跳協(xié)作通信鏈路S->R->F01.1電池能耗模型假設S—F距離為d,S->R距離為dPR->F距離為d2。當使用直接通信鏈路S->F傳輸信息時，系統(tǒng)能耗么、與F接收信號能量么之閩的關系為：假設直接通信鏈路的平均BER為尺。當兩跳協(xié)作通信鏈路與直接通信鏈路通信服務質(zhì)M相同，即兩跳協(xié)作通倍鏈路的平均
7、BER也為€吋，鏈路S->R及R->F的最優(yōu)平均BERf、巧分別為：—⑷^dir~tz_2^F,dira2人'v)r(i)根據(jù)(3)(4)(5)式，當兩跳協(xié)作通信鏈路與直接通信鏈路通信服務質(zhì)雖相同吋，直接通信吋F接收能景‘協(xié)作通信吋K及F接收能暈厶、么，?、，分別為：其屮，仍足電池效率，,pO(r)=p(r)/￡r/，
8、p(z)
9、Jr,漢是功率放大器的功率損耗因素，7足DC/DC轉(zhuǎn)挽模塊的轉(zhuǎn)換效率，r是電池電fR,仏和&分別是發(fā)射電路和接收電路的能M損耗，7；是脈沖周期，7；是脈沖高電平時叫，/C是信道哀減常數(shù)，在農(nóng)田
10、環(huán)境中通常取尤22。當使用兩跳協(xié)作通信鏈路S—R->F傳輸倍息吋，系統(tǒng)能粍之~與R及F接收倌號能量么、么之間的關系為：1+K2兩種信息傳輸方式能耗比較’relay=c2⑹卜☆咖#)+Cj^+^X)+3Co(2)1.2通信服務質(zhì)量通倌服務質(zhì)M采用平均比特誤碼率(BitErrorRate,BER)作為衡S標準，平均BER在髙信噪比的情
