36、蓝牙网络与传感器网络优化技术解析

蓝牙网络与传感器网络优化技术解析

1. 集群式传感器网络中FDMA - CDMA技术减少干扰

在集群式传感器网络中，多址干扰（MAI）是影响数据传输效率和能量消耗的重要因素。为了减少MAI，提出了FDMA - CDMA技术。

1.1 频率和代码分配

• 频率分配 ：根据形成的集群，仅需4个频段即可。这类似于图着色问题，约束条件是相邻集群不使用相同的频段。将80 MHz的ISM频段等分为4个子频段（F1、F2、F3、F4），每个集群分配一个子频段，重用因子为4。网关节点为了进行集群间通信，会使用多个频段。
• 代码分配 ：每个集群头为其成员和自身分配唯一的CDMA代码。每个集群中的节点数量不应超过可用代码数量，否则需增加每个代码的芯片数量，但这会降低吞吐量。所有集群使用相同的代码集。由于相邻集群使用不同频段，且每个集群头会同步其成员，因此系统中不会存在MAI。

这种频率和代码分配方式虽然使每个集群使用的频段减少到整个ISM频段的1/4，但对于低数据速率的传感器节点通信来说已足够，并且系统将完全无冲突。同时，总能耗也会大幅降低。若所有集群使用相同频率，由于MAI，集群内的数据传输会与相邻集群节点的传输发生冲突，导致更多的冲突和重传，进而消耗更多能量。

1.2 实验结果

通过在有限随机CDMA传感器网络上进行仿真，对比使用和不使用FDMA方案的情况，改变负载（系统中生成的数据包）和传感器节点数量。节点随机放置在1000 x 1000的区域内，网络为全连接网络，使用OMNet++进行仿真。