移动多Sink无线传感器网络监测系统介绍【详解】( 二 )


系统实现了语音、图像、文字等多种无线通信模式,现场监控后台与移动交互层之间、移动节点之间均可通过多种交互方式(语音、图像、文字)实现双向信息交互 。
4 接入网性能测试
由于接入网是一个由静态节点与移动节点组成混合网络拓扑结构,数据路由呈现出动态性,因此,下面对接入网中的几个路由关键指标进行测试,用于评价网络通信性能 。
4.1 各个跳数等级下的丢包率测试
(1)测试目的:网络层在各个跳数等级下的丢包率 。
(2)测试方法:将多个节点依次排列(形成线型n(n0)跳排列方式),其中节点N1,Nn分别处于两端,N1每隔0.5 s发送一个标有ID的数据报文(长度:20 B),报文ID编号为0~999 。测试在不同的n值下,Nn收到的报文个数为m,丢包率a=m/1 000 。
(3)测试跳数:1~5跳 。
(4)测试次数:测试10次取平均值 。
【移动多Sink无线传感器网络监测系统介绍【详解】】(5)测试数据分析:如图2所示 。
(6)测试结果评估:网络层在各个跳数等级下的丢包率随节点跳数增加而增加,平均丢包率为0.3% 。
(1)测试目的:网络层在各个跳数等级下的时延 。
(2)测试方法:将多个节点依次排开(形成线型n(n0)跳排放),其中节点N1,Nn分别处于两端,N1向Nn发送二个数据报文(P1,长度为20 B),同时启动定时器;Nn收到P1后,反馈一个数据报文(P2,长度为20 B),N1收到P2后,停止定时器,读取时间差 。1次测试将发送1 000次P1,平均时延 。
(3)测试跳数:1~5跳 。
(4)测试次数:测试10次取平均值 。
(5)测试数据分析:如图3所示 。
(6)测试结果评估:1跳平均时延22.8ms,2跳平均时延49.2ms,3跳平均时延80ms,4跳平均时延102.6ms,5跳平均时延148.2ms 。
4.3 移动Sink丢包率测试
(1)测试目的:Sink丢包率 。
(2)测试方法:在网络中设置1个数据源节点,并以该节点组建一个具有n(n0)跳的网络,同时在网络中设置2个移动Sink节点(节点移动速率为1 m/s),数据源节点发送0~999号1 000个连续数据包,通过网络中的其他节点将数据源节点的数据转发至移动Sink节点,移动Sink节点从与数据源节点相距1跳的位置逐渐远离数据源节点,记录Sink节点在不同跳数下丢掉的包序号个数 。为了保证测试环境与实际应用环境相一致,在测试过程中,测试环境为室内有阻挡环境,网络中没有布设冗余节点,并且安排测试人员在测试环境中穿行,增加测试环境的复杂度 。
(3)测试跳数:1~5跳 。
(4)测试次数:测试10次取平均值 。
(5)测试数据分析:如图4所示 。
(6)测试结果评估:由于功率比较小(-25dBm,采用2.4GHz小功率时对障碍物的穿透能量弱),测试过程中环境较为复杂、环境干扰较大,以及网络没有布设冗余节点,因此丢包比较严重,平均丢包率为5.5% 。三跳测试时,有人刚好挡在数据源节点和Sink节点之间,因此,三跳测试的丢包率最高 。
6 结语
本文面向军事防御、灾害监测与救援等危险/恶劣应用环境的共性特点,设计并构建了移动多Sink无线传感器网络监测系统 。该系统可实现便携式移动指挥、事件定位、环境信息感知、移动用户生命监护、多模式交互(语音、图像、文字等)等5大功能 。实验测试结果表明,当网络中存在2个移动Sink节点时,网络平均延时小于100 ms,网络丢包率小于6%,可满足对于网络实时性要求不高的应用 。

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