"这篇论文是2015年发表在《清华大学学报(自然科学版)》上的,由蔡劼和顾明共同撰写,探讨了基于IEEE 802.15.4标准的星形拓扑无线传感器网络的性能分析。文章主要关注无线信道衰落引发的隐藏终端问题,并通过理论分析推导了网络的收包率、平均延迟和平均能耗的理论公式,随后通过仿真实验进行了验证,证明了理论表达式的准确性。"
在无线传感器网络中,性能分析是至关重要的,尤其是对于基于IEEE 802.15.4标准的网络,这个标准通常用于低功耗、短距离的通信,如Zigbee网络。本文特别关注的是星形拓扑结构,其中所有传感器节点都直接与一个中央集线器(或协调器)通信,这种结构简化了网络管理和数据路由,但同时也可能导致某些特定的问题。
无线信道衰落是一个普遍存在的现象,它会导致信号强度下降,从而影响通信质量。在星形拓扑中,如果两个节点同时向中心节点发送数据,可能会因为无线信道的衰落而产生隐藏终端问题,即一个节点无法检测到另一个节点的传输,从而引起数据冲突。这种冲突降低了网络的效率,增加了重传的几率,从而影响了收包率、延迟和能耗。
为了量化这些问题,作者进行了理论分析,推导出了网络性能的数学模型。收包率是衡量网络可靠性的关键指标,它表示成功接收的数据包占总发送数据包的比例。平均延迟则反映了数据从发送到接收所需的时间,这对于实时应用尤其重要。平均能耗则是网络运行成本的关键因素,尤其是在电池供电的传感器节点中,降低能耗能延长设备的使用寿命。
通过理论计算,作者得到了这些性能指标的表达式,然后通过仿真实验来验证这些理论模型的准确性和有效性。实验结果显示,理论结果与实际仿真结果之间的误差小于5%,这充分证明了所提出的理论模型能够准确地描述和预测基于IEEE 802.15.4的星形拓扑无线传感器网络的实际性能。
关键词涵盖了无线传感器网络、信道衰落、隐藏终端以及性能分析,这些都是无线网络研究中的核心概念。文章的分类号TP393.1将它归类为通信技术领域,文献标志码A表明它是一篇原创性研究文章。文章编号则提供了具体的文章识别信息,便于后续引用和查找。
这篇论文为理解和优化基于IEEE 802.15.4标准的星形无线传感器网络提供了深入的理论分析和实证证据,对于无线通信领域的研究人员和工程技术人员具有很高的参考价值。