第 24卷 第 7期
2011年 7月
传 感 技 术 学 报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
V01.24 No.7
July 2011
Researches on Communication Coverage for W ireless Sensor Network Based on RSSI
NIE , ,SHU Jian,GONG Jiajie,CHEN Yebin
(College of Information and Engineering,Nanchang HangKong University,NanChang 330063)
Abstract:A novel algorithm for sensor node communication coverage prediction based on RSSI path lost collected
by the neighbor nodes was presented.According to the spatial relationship,neighbor nodes were mapping to several
non overlap sectors.By use of the least squares fitting method,a log distance path loss model was computed based
on the RSSI path lost values for each sector.Then,the max radius of each sector WSS computed according to the path
loss model and the given max signal attenuation threshold.Finally,all the sectors were overlapped to estimate the
node communication coverage.Experimental results show that the method is simple and effectively improve the
prediction accuracy of the node communication coverage.
Key words:wireless sensor network;communication coverage;RSSI;path loss model
EEACC:5120C;7230;6150P doi:10.3969/j.issn.1004-1699.2011.07.026
基于 RSSI的无线传感器 网络通信覆盖研究 米
聂云 峰 ,舒 坚 ,龚佳杰 ,谌 业斌
(南 昌航空大学 信 g3-_程学院 ,南 昌 330063)
摘 要 :提出了一种利用邻居节点采集的 RSSI路径损耗来估计传感器节点通信覆盖范围的新方法(NRRC)。首先将邻居节
点按照空间关系映射 到不 同扇 区集合 ,对各扇区 内的 RSSI采样值进行最小 二乘拟合得 出相应扇 区内的对数距离路径损 耗模
型 ,然后根据损耗模型及给定信号衰减闽值 求得 各扇 区对应 的最大通讯半径 ;最后将各扇 区的覆盖范 围进 行叠加来估计节点
通讯覆盖范围。实验结果表 明该方法实现简单 ,有效提高了节点通信覆盖的预测精度。
关 键词 :无线传感器网络;通信覆盖;RSSI;路径损耗模型
中图分 类号 :TN915.04 文献标 识码 :A 文 章编号 :1004—1699(2Ol1)07-1066-04
覆盖问题是无线传感 器 网络研究 领域的基本问
题 ,是衡量 无线传 感器 网络 服务 质量的 重要评价 因
子【1-2]。覆盖问题 包含两 个 核心 内容 ,即通信覆 盖
和感知覆盖 _2 J,其 中通 信覆盖 直接影 响 网络连 通
性 ,是 网络 正常工作 的基 础 。通信覆 盖指 节点的信
号发送能力所能到达的有效空间范围。相关研究表
明 ,通信覆盖问题会产生覆盖盲区¨2 J,导致通信质
量下降和大量数据 包丢失 ,严 重时甚至 出现 网络分
割问题 。在无线 传感 器 网络从理 论研究 走 向大
规模 应用 的新 形势 下 ,加 强 无 线传 感 器 网 络通 信 覆
盖研 究对 无线传 感 器 网络 规 划 、诊 断 和 维 护具 有 重
要 意义 。
为 了简 化 网络 覆 盖 问题 ,现有研 究 通 常采 用理
想 圆形 发射 模 型 。。作 为 节 点覆 盖模 型 ,忽视 无线
项 目来源 :国家 自然科学基金项 目(60773055)
收稿 日期 :2010-12—18 修 改 日期 :2011—01—06
信号在传播过程 中受地 形 、植被及 障碍物影 响 而产
生的信号衰减现象。理想圆盘模型过于简单且与实
际情况相差很大 ,导 致部分覆盖 控制算法 在 实际应
用中出现失 效 。大量研 究¨ 表明传感 器节 点 的
通信覆盖范 围是 不规则 的。文 献 [12]对 节点通 信
覆盖的 不 规 则 性 进 行 了建 模 ,并 运 用 DOI模 型
(Degree of Irregularity)对无 线信号传播 的不规 则性
进行定量描述 ,DOI定义为角度每变化一个单位时,
信号传播方向上的最大传播距离变化。DOI模型虽
然揭 示 出 RSSI呈不规 则连续 分 布 ,然 而该模 型是 一
个概 率模 型 ,在 实 际应 用 中具 有较 大 局 限性 。文献
[13]对 DOI模 型进 行 了扩展 ,结合对大 量 RSSI实
测数 据 的分 析 ,提 出更 具 操 作 性 的 RIM 经 验 模 型
(Radio Irregularity Mode1),然而 RIM 需 要 针 对具 体