无线网络及数据通信研究范文

1无线网络的能力优化和数据通信

在当前人类社会发展的过程中，无线网络技术也得到了飞速的发展，这就给人们的生活带来了极大的便利。而且随着科学技术的不断发展，人们在对无线网络设备进行生产的过程中，也将许多先进的科学技术和设备应用到其中，从而使得无线网络设施的性能得到有效的提高，进而达到无线网络能力优化的相关要求。下面为了方便人们对无线网络能力优化和数据通信的研究，我们就以一种异构的无线网络系统为研究对象来进行相关的分析。

1.1无线网络能力优化

由一个BSN和一个WiFi网络构成，称之为两跳的BSN-WiFi网络。通常，BSN是由一系列较小的低能耗的传感器和一个资源相对丰富的聚合器设备构成。可佩戴的传感器可以采样、处理和传递重要的信号，聚合器能够接收节点上传感器收集的数据。由于有广阔的应用前景，BSN已经吸引了工业界和学术界的广泛地关注。这些应用包括辅助生活、应急响应、运动员体能评测和交互控制等。WiFi网络通常由BSN中的聚合器和一个WiFi接入点(AccessPoint,AP)构成。这个BSN-WiFi网络系统有很多应用场景。从传感器节点至AP的数据传递包括两跳：在BSN里，传感器节点将传感器产生的数据组合成BSN数据包并将其传递至聚合器；然后，在WiFi网络里，聚合器重新组合数据包为WiFi数据包并将其发送至AP。但是，无线网络中的设备通常以低容量的电池来支持，然而电池的容量是非常有限的，因此能量效率已经变成无线网络中一个非常重要的问题。

许多学者已经分别研究了无线传感器网络和WiFi网络的能量消耗，但是唯独没有研究二者共存时的能量消耗问题。下面，我们将这些研究分为三类：WSN的能量消耗、WiFi网络的能量消耗和无线网络共存的问题。在WSN中，一些研究通过设计MAC协议来节约能量：其中部分学者提出传感器节点MAC协议，其是由周期性地监听和休息、碰撞和避免监听、信息传递来构成，其目的是减少所有可能造成能量浪费。另外提出预期开始协议，其通过使得传感器节点预测接收者开始时间最小化了其能量消耗，预期是通过请求预测和错误纠正算法来实现。为了实现无线网络能量优化，我们首先将BSN-WiFi网络系统抽象为三个阶段的管道数据流来详细分析。特别地，我们考虑了两种类型的BSN：基于TDMA的BSN和基于CSMA的BSN。然后，我们分别分析了BSN和WiFi网络中的通信能量消耗。基于上面的分析，我们建立了一个通信能量优化模型，其约束条件为吞吐量和时延。进一步，我们将该模型转化为一个几何规划问题，并使用软件工具cvx来求解。然后将求得的解制成最优数据包尺寸查找表并将其安装到聚合器上。

1.2无线网络的数据通信

数据生成阶段、数据传递阶段I和数据传递阶段II。下面我们来详细介绍这三个阶段的数据流：

1.2.1数据生成阶段。在该阶段中，所有传感器节点生成数据。我们用特殊的符号表示节点的数据生成率，单位为比特每秒。在管道流中，由于所有的节点同时生成数据，我们将它们看成一个具有同样数据生成率的整体。

1.2.2数据传递阶段Ⅰ。在该阶段中，BSN中的节点将生成的数据传递到聚合器。特别地，我们考虑了两种类型的BSN：基于TDMA的BSN和基于CSMA的BSN。对于基于TDMA的BSN来说，聚合器首先将需要的数据尺寸要求传递给指定的传感器节点，然后该节点返回一个相应尺寸的数据包。对于基于CSMA的BSN来说，聚合器首先将需要的数据尺寸要求广播给所有的传感器节点，然后所有的节点根据CSMA竞争协议争抢信道，抢到信道的传感器节点将相应尺寸的数据包返回给聚合器。

1.2.3数据传递阶段II。在该阶段中，在已经收到一个BSN数据包的前提下，聚合器将等待一些连续的BSN数据包的传递，然后将它们组合成一个WiFi数据包，之后迅速地将它传递到AP。数据组合首先去掉一些BSN数据包的控制信息，然后将它们的载荷信息组合起来，之后添加WiFi控制信息，最终组合为一个WiFi数据包。

2结束语

总而言之，在当前社会经济发展的过程中，无线网络已经成为人们日常生活中不可缺的重要部分，因此我们在对其进行建设和发展的过程中，就要将一些先进的科学技术应用到其中，从而实现无线网络的优化，保障数据通信的正常运转。不过从当前我国无线网络能力优化和数据通信研究的实际情况来看，虽然发展的比较缓慢，但是却有着良好的应用效果，使其经济效益得到有效的提升，相信在未来无限网络的性能将会得到进一步的增强，从而促进我国移动通信行业的发展。

作者：刘涛单位：国脉通信规划设计有限公司