大面积水稻田无线传感器网络组网设计与优化

摘要：

为解决大面积水稻田无线传感器网络能量消耗过快和丢包率严重等问题，该文提出了不同天线模式下的3种组网方案：配备全向天线的分环多跳网络、配备定向天线的多跳网络和配备混合天线的分簇多跳网络。第一组网络，处于不同环中配备全向天线节点采用多跳传输模式将数据包传输到基站；第二组网络，各级配备定向天线节点采用多跳传输模式将数据包传输至第一级节点；最后一组网络，借助于双簇头分簇思想，主簇头接受副簇头汇聚于成员节点的数据包与基站多跳通信。首先，介绍了3种网络拓扑结构间的差异；然后，从网络能耗角度，理论上分别计算了3组网络的能量消耗；仿真试验表明，混合天线分簇多跳组网方案相比定向天线多跳方案数据包个数提升了近10倍；相比全向天线分环多跳方案网络稳定周期延长了24.3%，网络寿命延长了28.2%；最后，采用无线通信模块nRF905射频芯片和TDJ-0825BKM1定向天线进行了水稻田组网试验，结果表明混合天线分簇多跳网络相比全向天线分环多跳网络丢包率降低了8.11%，平均存活时间效率提高了8.66%。该研究可为大面积水稻田无线传感器网络组网方案的设计提供参考。

关键词：无线传感器网络、设计、优化、多跳模式、混合天线组网

分类号：TP393(计算技术、计算机技术)

资助基金：广东省科技计划项目2010B020315021，2011B020313019；2012省级扶持农业机械化发展专项资金；国家级星火计划项目2013GA780046

在线出版日期：2014-06-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：180-187