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1無線網絡的能力優化和數據通信

在當前人類社會發展的過程中，無線網絡技術也得到了飛速的發展，這就給人們的生活帶來了極大的便利。而且隨著科學技術的不斷發展，人們在對無線網絡設備進行生產的過程中，也將許多先進的科學技術和設備應用到其中，從而使得無線網絡設施的性能得到有效的提高，進而達到無線網絡能力優化的相關要求。下面為了方便人們對無線網絡能力優化和數據通信的研究，我們就以一種異構的無線網絡系統為研究對象來進行相關的分析。

1.1無線網絡能力優化

由一個BSN和一個WiFi網絡構成，稱之為兩跳的BSN-WiFi網絡。通常，BSN是由一系列較小的低能耗的傳感器和一個資源相對豐富的聚合器設備構成。可佩戴的傳感器可以采樣、處理和傳遞重要的信號，聚合器能夠接收節點上傳感器收集的數據。由于有廣闊的應用前景，BSN已經吸引了工業界和學術界的廣泛地關注。這些應用包括輔助生活、應急響應、運動員體能評測和交互控制等。WiFi網絡通常由BSN中的聚合器和一個WiFi接入點(AccessPoint,AP)構成。這個BSN-WiFi網絡系統有很多應用場景。從傳感器節點至AP的數據傳遞包括兩跳：在BSN里，傳感器節點將傳感器產生的數據組合成BSN數據包并將其傳遞至聚合器；然后，在WiFi網絡里，聚合器重新組合數據包為WiFi數據包并將其發送至AP。但是，無線網絡中的設備通常以低容量的電池來支持，然而電池的容量是非常有限的，因此能量效率已經變成無線網絡中一個非常重要的問題。

許多學者已經分別研究了無線傳感器網絡和WiFi網絡的能量消耗，但是唯獨沒有研究二者共存時的能量消耗問題。下面，我們將這些研究分為三類：WSN的能量消耗、WiFi網絡的能量消耗和無線網絡共存的問題。在WSN中，一些研究通過設計MAC協議來節約能量：其中部分學者提出傳感器節點MAC協議，其是由周期性地監聽和休息、碰撞和避免監聽、信息傳遞來構成，其目的是減少所有可能造成能量浪費。另外提出預期開始協議，其通過使得傳感器節點預測接收者開始時間最小化了其能量消耗，預期是通過請求預測和錯誤糾正算法來實現。為了實現無線網絡能量優化，我們首先將BSN-WiFi網絡系統抽象為三個階段的管道數據流來詳細分析。特別地，我們考慮了兩種類型的BSN：基于TDMA的BSN和基于CSMA的BSN。然后，我們分別分析了BSN和WiFi網絡中的通信能量消耗?；谏厦娴姆治?，我們建立了一個通信能量優化模型，其約束條件為吞吐量和時延。進一步，我們將該模型轉化為一個幾何規劃問題，并使用軟件工具cvx來求解。然后將求得的解制成最優數據包尺寸查找表并將其安裝到聚合器上。

1.2無線網絡的數據通信

數據生成階段、數據傳遞階段I和數據傳遞階段II。下面我們來詳細介紹這三個階段的數據流：

1.2.1數據生成階段。在該階段中，所有傳感器節點生成數據。我們用特殊的符號表示節點的數據生成率，單位為比特每秒。在管道流中，由于所有的節點同時生成數據，我們將它們看成一個具有同樣數據生成率的整體。

1.2.2數據傳遞階段Ⅰ。在該階段中，BSN中的節點將生成的數據傳遞到聚合器。特別地，我們考慮了兩種類型的BSN：基于TDMA的BSN和基于CSMA的BSN。對于基于TDMA的BSN來說，聚合器首先將需要的數據尺寸要求傳遞給指定的傳感器節點，然后該節點返回一個相應尺寸的數據包。對于基于CSMA的BSN來說，聚合器首先將需要的數據尺寸要求廣播給所有的傳感器節點，然后所有的節點根據CSMA競爭協議爭搶信道，搶到信道的傳感器節點將相應尺寸的數據包返回給聚合器。

1.2.3數據傳遞階段II。在該階段中，在已經收到一個BSN數據包的前提下，聚合器將等待一些連續的BSN數據包的傳遞，然后將它們組合成一個WiFi數據包，之后迅速地將它傳遞到AP。數據組合首先去掉一些BSN數據包的控制信息，然后將它們的載荷信息組合起來，之后添加WiFi控制信息，最終組合為一個WiFi數據包。

2結束語

總而言之，在當前社會經濟發展的過程中，無線網絡已經成為人們日常生活中不可缺的重要部分，因此我們在對其進行建設和發展的過程中，就要將一些先進的科學技術應用到其中，從而實現無線網絡的優化，保障數據通信的正常運轉。不過從當前我國無線網絡能力優化和數據通信研究的實際情況來看，雖然發展的比較緩慢，但是卻有著良好的應用效果，使其經濟效益得到有效的提升，相信在未來無限網絡的性能將會得到進一步的增強，從而促進我國移動通信行業的發展。

作者：劉濤單位：國脈通信規劃設計有限公司