文摘

无线个域网是一个非常流行的物联网技术(物联网)网络主要是因为其低功耗、低成本的特性。股票没有执照的2.4 GHz的工业,科学和医学(ISM)无线电频段与其他诸如wi - fi无线网络。通常,在室内环境中无线个域网和无线网络共存的各自的应用程序。因此,介绍了两种类型的干扰共存网络降低网络的性能,但无线个域网遭受更显著的性能损失,因为它的传动功率低于wi - fi。由于物联网设备的数量以前所未有的速度增加是由于大量新兴应用程序,从而使室内环境非常稠密,无线个域网之间的和平共处和wi - fi网络接近成为一个重要的研究。为此,本文提出一种综合性能研究的wi - fi无线个域网网络的干扰网络在现实生活中的apartment-based室内环境,密集的wi - fi接入点邻居存在。实验中被做XBee模块化Zigbee网络测量接收信号强度指示(RSSI),丢包率(PDR)和回送吞吐量和没有附近的wi - fi交通介绍目的。各种网络参数等操作通道之间的距离无线个域网设备和无线设备,无线个域网数据包的传输超时,和无线个域网的传动功率发射机用于实验研究网络性能。我们的研究结果显示,在智能家居物联网网络的部署,无线电干扰从邻近的房屋不是一个重要因素,但严肃的考虑可能需要在同一家。本文的实验观察结果可以作为很好的参考研究无线个域网网络部署在真正的室内环境中,特别是当干扰来源出现在附近。

1。介绍

网络我们周围所有的物理对象的概念是越来越受欢迎,因此,它引入了不同的物联网应用程序(物联网)。有几个领域,物联网可以发挥至关重要的作用,提高我们的生活水平。这些领域包括家庭自动化、交通、环境监测、医疗(1]。由于物联网设备的数量正在以前所未有的速度发展,这也是开放新的作用域新兴应用程序导致了大量数据,进一步对人工智能和为业务部门提供新的机会和绿色创新2,3]。一项研究表明,物理对象连接到互联网的数量已经超过了2010年地球人口和数量仍在增长4]。另一项研究预测,物联网设备的数量预计将跨越290亿年的2030人(5]。因此,创新和适应物联网技术开发合作在不同的物理设备。这样的物联网技术的无线个域网是一个定义的内部IEEE 802.15.4标准提供服务。无线个域网实际上是用在许多工业领域等行业(6,7),家庭自动化(8,9),和医学和卫生保健部门10,11)作为一个流行的物联网技术,因为它的许多优点,例如,低延迟、低功耗、大扩展能力,低成本,和灵活的拓扑结构12];然而,在室内无线个域网获得了最终的流行应用程序新IoT-enabled设备以前所未有的速度增加,因此应用程序类型来满足客户的多样化需求。

物联网技术在家庭自动化的应用是互连几乎所有的一个家,如手机、电视机、洗衣机、耳机,灯,可穿戴设备和恒温器,这样他们共同努力,使家里舒适,适应居民。一个物联网系统的主要目标是使自主通信物理对象之间的协作和信息共享。这是个有挑战性的工作,因为有多样化和异构类型的物联网设备在室内环境中或在智能家居环境中。这是变得更具挑战性,因为机器对机器通信等新兴应用程序类型(M2M)。此外,有相当数量的设备操作另一个常用的无线技术,即无线网络(IEEE 802.11)在室内环境。wi - fi在室内环境中主要用于上网、视频流等。无线个域网和无线协议运行在相同的2.4 GHz ISM谱带,从而创造潜在干扰彼此的机会。由于智能家居环境(也指室内环境)越来越稠密由于越来越多的物联网设备操作与无线个域网等不同的物联网技术和无线网络,这些设备之间的干扰的可能性正在增加。此外,无线个域网和wi - fi在一些有限的频道2.4 GHz频段。表1提供了一个无线个域网的特点和wi - fi技术的比较分析。

越来越多的异构IoT-enabled设备及其有限数量的操作通道2.4 GHz的无线电频段(例如,14和16的电子渠道和Zigbee-enabled设备,分别)(13)使物联网的架构系统比以前更为复杂和拥挤。这导致一个终极挑战找到免费频道2.4 GHz的乐队为他们的业务,尤其是在室内环境中无线个域网和无线网络通常共存。这种情况成为最严重的在多个物联网网络如wi - fi和邻近无线个域网共存,导致互相干扰。例如,Zigbee-enabled设备的操作可以来自一个无线设备的干扰导致的严重中断,反之亦然。然而,由于低传动功率无线个域网设备的属性(通常是1兆瓦),他们往往更容易受到干扰的电子设备在操作在同一频带(2.4 GHz的在这种情况下)。因此,无线网络和无线个域网网络之间的共存接近在室内的应用带来了严重的挑战如智能家居物联网网络环境。

考虑上述挑战Zigbee网络在智能家居的实现,本文提出了一种综合无线个域网网络的实验研究来分析网络的性能的接收信号强度指示(RSSI),丢包率(PDR)和回送的吞吐量。此外,模拟智能家居环境,所有实验都是在一个真实的家庭公寓通过改变操作通道无线个域网和无线网络,无线个域网之间的距离和wi - fi设备和无线个域网设备之间,无线个域网传输电力、无线个域网数据包大小和无线个域网数据包的传输超时。与现有的参考文献等工作。(14- - - - - -19](大体讨论相关工作部分),该系统在模拟环境中或在执行评估不切实际的环境,以及场景,缺乏考虑一些实际网络属性,如干扰其他网络和连续传输的干扰来源,是非常普遍的在现实世界中,我们的论文提供了实验结果从一个真正的基于硬件的实验获得实验坐落在一个室内环境。本文的主要贡献与无线个域网网络的性能分析的wi - fi网络干扰。得到真实的数据,我们实现了一个真正的基于硬件的无线个域网网络使用数码网络国际无线个域网XBee硬件模块(20.]。此外,实验是建立在真实的公寓在密集的wi - fi接入点邻居存在。实际的家庭无线网络作为试验台wi - fi网络的干扰来源Zigbee网络。我们的研究和随后的实证分析表明,邻居的公寓的wi - fi接入点不作为严重的干扰来源;然而,必要的注意事项,如设备和操作通道之间的距离,需要采取当多个物联网智能家居网络部署在相同。本文的实验研究可以帮助确定上述网络配置在部署期间的实际Zigbee-based设备在实际的室内环境中,特别是在智能家居场景多个物联网网络共存。

关于我们之前的工作在这个研究课题,我们的初步研究结果发表在早些时候的一次会议上进行(21]。这个工作的初步结果公布后,我们在这里提供一个显著进化版本的工作提供更全面的实验结果和经验分析克服一些数据我们之前工作的局限性。本文的其余部分组织如下:部分2提供了一个总结文献综述的wi - fi和Zigbee网络之间的共存;部分3介绍了实验测试平台的组件;部分4介绍了本研究的实验和结果;最后,部分5本研究总结了论文的总结。

2。文献综述

wi - fi和无线个域网有一些重叠操作通道2.4 GHz ISM无线电频段如图1。因此,无线网络可能中断无线个域网通信在接近[共存时22]。出于这个原因,无线个域网技术在短距离通信的日益普及,特别是在室内应用,吸引了研究者的注意研究无线个域网通信的性能及其与其他常见的室内无线网络的兼容性问题,如wi - fi网络,当他们在距离定位。各种研究和实验进行理解的影响之间的共存无线个域网和无线网络通信性能。一般来说,认为无线个域网网络无线通信干扰的影响可以忽略不计,但裁判。(23,24),作者指出,在某些情况下,无线个域网可以显著影响无线通信。然而,正如上面提到的,无线个域网作为一个低基于权力技术从wi - fi遭受更多的干扰。因此,在本文的研究中,我们主要集中在无线个域网通信的性能在wi - fi网络在智能家居环境中。

清晰和简明地建立一个讨论我们的研究主题的艺术,我们提出一些相关工作在两个部分:2.1。在干扰研究的wi - fi无线个域网,分段吗2.2。是潜在的方法确保wi - fi和无线个域网之间的共存。

2.1。干预研究的wi - fi无线个域网

内部干扰,IEEE 802.15.4标准的无线传感器网络提供服务(网络)研究了裁判。25)的信道间隔的距离变化对干扰机和发射机接收机。本文实证表明,相邻信道干扰的影响并非微不足道。尽管论文的结果非常有趣,他们并不直接适用于工业网络内部基于IEEE 802.15.4标准提供服务。作者在文献[26)评估性能的无线个域网网络的丢包率(PLR)和包错误率(/)和802.11 b / g的存在干扰流量。本文提供的分析结果提供了一些深刻的发现之间的距离的无线局域网(WLAN)和无线个域网节点和cochannel干扰。无线个域网网络干扰的影响对PLR和平均往返时间(RTT)研究了裁判。27)使用重叠和nonoverlapped频道,但没有方法来改善PLR提出。综合评估研究不断变化的通信环境的影响在不同的网络性能(例如,RSSI和延迟)一直在进行裁判。28在多个障碍物的存在,可能导致严重降低网络的整体性能。最终,一个合适的无线个域网的帧大小数据包在不同情况下提出的。802.11的干扰无线个域网研究了在裁判。29日使用无线个域网医疗传感器)。相邻和备用通道干扰的影响一直在调查裁判。14使用丢包率)。然而,本文中使用的干扰源并不是连续的,而在我们的论文,(即传输干扰的来源。wi - fi)是连续的,这对无线通信在实践中是很常见的。

尽管所有上述作品之间的共存与wi - fi和Zigbee网络,一些研究也一直在进行,只包括无线个域网网络来了解他们的表现在室内环境中无线传感器网络。例如,在裁判。15),作者的愤怒和计时测试执行定制的无线模块在一个室内环境。该报称无线个域网网络的有效范围大约是12米的基础上,从一系列的实验结果一个收音机经过石膏板的室内环境。然而,这一结论是基于一个特定的测试用例和不能被隐含在实际无线通信作为一个普遍真理。在裁判。16],Piyare和李评估XBee模块化Zigbee无线传感器网络单跳种网络和声称Zigbee模块适用于应用程序需要降低数据率。另一个评估工作轮Zigbee-based操作的性能在不同的环境温度和湿度监测达到相同的结论(17]。从实验结果在实际的家居环境表明,网络性能在视线的情况下比在视线范围的情况下(18),如预期。

而在裁判工作。15- - - - - -18)提供了一些有趣的结果和分析,他们没有考虑一些实际网络场景等其他类型的通信干扰,在实践中是非常普遍的。此外,在我们的论文,我们已经创建了一个现实世界的网络场景组成的一个影响网络,即。wi - fi网络。此外,我们进行了实验在一个真实的公寓环境中,由于存在沟通的情况是非常复杂的异构无线网络,如wi - fi和蓝牙在浓密的邻居。

2.2。潜在的方式确保wi - fi和无线个域网之间的共存

除了分析干扰,一些研究人员提出一些潜在的方式促进无线个域网之间的共存和wi - fi网络的室内环境。之间的传统方法来减轻干扰无线个域网和无线局域网MAC框架结构或MAC参数变化,这就增加了协议两种技术的复杂性。相反,留下两个连续的数据包之间的时间间隔的wi - fi交通提出了裁判。30.]。然而,这项研究没有提供任何适当时间间隔,可以作为一个普遍的情况。另一种方法称为WiseBee提出了裁判。19)帮助无线个域网和无线网络在物联网系统之间的共存。本文的实验是在仿真环境中进行(即。,Simulink), not in a real environment where the communication scenario is very challenging. One of the popular strategies to cope with the interferers is to detect the interference and retreat from the interferers by dynamically adjusting power and switching operating channels [31日]。然而,在文献[32),作者表明,通道切换和wi - fi无线功率调整不能减少干扰的一种有效方式在某些场景两个异构无线模块(在这种情况下无线个域网和wi - fi)附近放置。此外,异构网络集成多种无线技术提出了促进无线网络访问无线个域网通信。认知无线电(CR)算法减轻干扰的IEEE 802.11 b / g / n网络内部IEEE 802.15.4网络提供服务提出了裁判。33),这是基于分析和实证包错误率(每)。

比较研究先进的Clear Channel评估和Clear Channel评估机制提出了裁判。34]。然而,这些策略并不完全足以减少碰撞由于协议内部缺陷的IEEE 802.15.4。提供服务因此,在裁判。35),作者展示了减少高达50%的强干扰下的内部IEEE 802.15.4帧损失提供服务使用一种称为扩展的机制网络分配机制。此外,一种自适应方案设计和评估在裁判。36)内部地址之间的共存802.15.4和802.11 b提供服务的大规模传感器网络应用程序。该方案是基于使用多个广播频道;然而,很难实现它在实践中由于无线个域网使用只有一个频道在每个个人区域网络。BuzzBuzz, MAC的解决方案,提出了在文献[37)使用一个额外的报头和有效载荷,使wi - fi和Zigbee网络之间的共存。这个解决方案是特别有效缓解无线个域网包损失一点错误,但它需要额外的频谱资源,比如30%额外的字节。

虽然一些上述两部分中讨论的作品提供了一些有趣的结果,他们仍然缺乏考虑众多无线通信功能,在实践中存在。大部分的作品使用模拟,而不能像在实际有效的实验结果或使用环境不实用。的一些方案为无线个域网使用额外的开销和有效载荷,这可能需要额外的频谱资源,从而导致的复杂性。此外,一些之前的研究没有考虑连续传输的干扰来源(s)的无线个域网之间的共存和干扰网络。相反,在本文的研究中,我们提出一组实验结果使用XBee模块化Zigbee试验台存在的连续传输的无线网络。此外,我们所有的实验在实际的公寓家模仿一个智能家居环境中密集的wi - fi接入点邻居存在除了wi - fi接入点,我们有意引进一些实验的距离。我们也提出一些无线个域网设备的定位和选择操作指南频道的干扰网络(wi - fi网络在我们的例子中)在智能家居环境中,特别是在近距离的无线个域网和干扰网络存在。

3所示。实验测试平台的概述

所有的实验在这项研究是在室内进行的,公寓的环境。试验台由两个物联网网络:无线个域网网络和无线网络。我们使用数码网络XBee无线个域网网格工具(20.从数码网络国际无线个域网网络。数码网络国际的XBee配置和测试工具(XCTU) [38),一个免费的多平台应用,用于配置无线个域网生成Zigbee模块和发射机和接收机模块之间的交通。XCTU软件和XBee模块之间的通信是通过执行XBee USB接口连接到个人电脑(即。一台笔记本电脑)使用USB电缆如图2。背后的原因使用数码网络XBee Zigbee模块,他们在研究群体是相当受欢迎的无线个域网实验在不同的环境中(39- - - - - -41)包括室内环境(30.,42- - - - - -45)和低成本的设备。此外,制造商说,他们的模块可以与其他标准Zigbee模块或设备(46]。因此,它是合理的使用XBee模块作为无线个域网的产品在我们的实验。

在我们的实验中,协调器设备和终端设备作为无线个域网接收器(RX)和无线个域网发射机(TX),分别。剩下的纸,我们将XBee Zigbee模块XBee模块或Zigbee模块和发射机/ TX和接收机/发射机和接收机的处方,分别。除了无线个域网网络,无线网络部署使用wi - fi路由器,它充当了wi - fi接入点,连同两个智能手机运行Iperf软件(版本347)产生和接收无线网络流量。这里值得一提的是,我们使用的TCP数据流量模式Iperf生成TCP流量从一个无线智能手机。图3显示了我们的实验的实验装置,表示之间的距离无线个域网TX和无线个域网的处方,代表之间的距离无线个域网RX和wi - fi TX表明之间的距离wi - fi TX和wi - fi RX。我们的一些实验完成了拓扑如图3(一个)那里没有无线发射机中引入距离;一些人用图的拓扑结构3 (b)一个无线发射器被邻近的无线个域网接收器。

4所示。实验和结果

在我们的实验中,实验测试平台包括一个无线个域网网络和无线网络,如图3被部署在一个公寓。无线个域网网络性能数据的收集和分析在不同的实验设置和性能指标。

我们把数据测量和分析分为两个部分:部分4.1无线个域网基线研究;和部分4.2无线个域网的性能研究。中给出的实验部分4.1实验前进行了部分4.2这样一些参数,如无线个域网数据包的传输超时可以研究。无线个域网数据包的传输超时等参数决定4.1被用于实验部分4.2。一起实验用于研究无线个域网的性能,没有附近的wi - fi交通的存在。

4.1。无线个域网基线研究

这个基准研究的目的之一是确定当没有wi - fi无线个域网帧的传输超时交通。我们试图确定无线个域网数据包传输超时提供高回送吞吐量和无线个域网包传输间隔,提供了一个低丢包率(PDR)。这项研究还提供了一些其他实验的基线数据。在图所示的实验装置3(一个)在这些实验。

以下4.4.1。基线研究与丢包率(PDR)测量

一个XBee模块被配置为无线个域网终端设备(无线个域网TX),无线个域网传输帧的无线个域网协调器设备,作为接收和清点的数量成功收到数据包在传输期间。PDR测量进行了使用单向交通;数据帧传输只有从终端设备协调员。

在实验中,无线个域网之间的距离TX和无线个域网的处方,也就是说, ,不同于5米的范围从约0米。每个实验重复三次平均用同样的参数设置。实验进行了等四种不同的无线个域网数据包传输间隔100毫秒,200毫秒,400毫秒,500毫秒。在每个传输期间,200无线个域网帧传输的无线个域网TX Zigbee RX和成功收到数据包的数量是在接收机端XCTU统计的。PDR使用以下公式计算: 在哪里是无线个域网帧的数量通过无线个域网TX,然后呢是成功地收到数据包的数量的无线个域网的处方。本节实验中使用的配置表中列出2。

图4显示了丢包率的结果(PDR) vs从实验获得。我们可以看到从图4的PDR包传输间隔500毫秒,平均而言,比其他包传输间隔,100毫秒,200毫秒,400毫秒,尽管一同下相互非常接近相同的传输距离。注意,在每一个距离总有一些未恢复的损失。这可能是由于环境噪声如wi - fi接入点的交通密集的邻居。

作者在文献[30.)做了一些实验来评估无线个域网数据包到达率的无线干扰和各种无线个域网数据传输间隔,但他们使用的环境和网络参数与我们的不同。

4.1.2。基线研究具有回路流量测量

吞吐量的通信网络是一个重要的性能指标措施之间的数据传输速率两个无线模块位于同一个网络。我们使用的硬件回路设置XCTU测试双向链路上的数据。XCTU软件包的内置“吞吐量工具”(38)是用于我们的实验。对于这个实验,XBee模块被配置为当地电台模块作为无线个域网发射机和另一个XBee模块被配置为远程无线电模块作为无线个域网接收机在同一个网络执行回环吞吐量测量。硬件回路是由连接DOUT销上的喧嚣销接收机XBee模块,接收模块可以附和成功收到帧通过主机电脑,这是连接到发射机模块(38]。

在实验中,无线个域网帧64字节的有效载荷与四个不同的无线个域网传输数据包传输超时(100毫秒,200毫秒,400毫秒,500毫秒)从本地XBee模块远程XBee模块。实验也进行了在不同无线个域网TX和Zigbee RX之间的距离,(约0米5米)。在每个试验中,200无线个域网数据包从本地设备传输到远程设备和每个实验重复三次的平均性能。实验中使用的主要配置如表所示3。回送吞吐量数据收集从当地XBee XCTU控制模块。定义的吞吐量是基于以下公式:

实验的结果在图所示5作为一个回环吞吐量vs图。图显示,回环吞吐量500 ms的数据包传输超时高于其他数据包传输超时,100毫秒,200毫秒,400毫秒。更长的数据包传输超时从而帮助改善实验回路的吞吐量。有趣的是,一个数据包传输超时导致女士100年的几乎为零的回环吞吐量,这表明100 ms的数据包传输超时太小而回送的往返时间设置。

正如上面提到的,在这个基准的研究中,我们主要集中在测试XBee模块在不同无线个域网数据包传输超时和传输间隔,特别是确定传输超时和无线个域网传输间隔帧在理想条件下,即,当没有wi - fi交通。有一个类似的实验提出了裁判。16)旨在评估XBee模块的吞吐量为波特率和数据包长度的函数。然而,参数和其他通信设置与我们的有很大的不同。例如,我们测量回路Zigbee网络的吞吐量和双向交通流,这是不同于普通吞吐量测量提出了在文献[16]。此外,我们评估的性能XBee Zigbee模块在不同无线个域网之间的距离TX和RX固定无线个域网有效载荷的大小。

4.2。无线个域网性能研究

本节中的实验进行了测量网络性能的接收信号强度指示(RSSI),丢包率(PDR)和回送的吞吐量。无线个域网传输超时(500毫秒)和传输时间间隔(500毫秒)决定在前一节中被用来执行本节中的实验。实验中也使用其他通信参数,如无线个域网发射机和接收机之间的距离,无线个域网接收机之间的距离和无线发射器,无线个域网传输功率,无线个域网的运营渠道和wi - fi网络。这些实验中使用的拓扑结构如图所示3。

4.2.1。准备接收信号强度指示(RSSI)测量

接收信号强度指示(RSSI)是一个重要的性能指标,接收器在一个通信网络。我们的实验测量性能的无线个域网链接的RSSI值的接收器。在实验中,我们使用各种无线个域网TX和Zigbee RX之间的距离, ,和各种无线个域网传输的权力, 。实验根据拓扑如图3(一个)。

在实验中,无线个域网发射机配置传输200帧每个载荷大小50字节。Zigbee接收机模块收到一个数据包时,它返回一个确认无线个域网发射机。RSSI值在当地模块(Zigbee TX)和远程模块(Zigbee RX)测量。每个实验重复三次的平均RSSI值。五个不同的传动功率值被用于实验中,8 dBm, 5 dBm, 1 dBm,−1 dBm,−5 dBm。其他实验测量中使用的配置如表所示4。

图6显示了RSSI数据与传输距离的关系,在一系列约0米到6米。图中的数据显示的RSSI值五个不同的传动功率值, 。正如预期的那样,RSSI值与传输距离的增加减少。图还显示了RSSI下降快的前几米,然后减慢减少长传输距离。

4.2.2。丢包率(PDR)测量

本节中给出的实验进行研究的不利影响附近的wi - fi无线个域网网络上传输丢包率(PDR)。实验首先没有附近的wi - fi无线传输的传输,然后供参考比较。

(1)丢包率(PDR)测量没有无线传输。附近没有无线网络传输的实验本节所示。使用拓扑如图的实验3(一个)。在实验中,无线个域网发射机和接收机之间的距离, ,约0米和6米之间是不同的,和收集的数据来衡量PDR节中描述使用相同的程序以下4.4.1。在每个试验中,200无线个域网帧被传播,并为平均每个实验重复了三次。实验中使用的参数如表所示5。

美国药典所示的实验中获得的数据传输距离, ,在图7。当没有附近的无线传输,最高PDR如图是约1.67%。结果暗示一同开展较低时没有附近的无线传输。PDR,一般而言,随着距离的增加而增加,如预期。

(2)丢包率(PDR)测量与附近的无线传输。在本节中给出的实验,介绍了一个无线发射器在靠近无线个域网接收器如图3 (b)。无线发射机作为一个不断的干扰来源传输无线流量实验。基于无线个域网和wi - fi频道分布如图1,实验研究三个干扰情况下:(1)重叠的渠道(无线个域网频道12和wi - fi频道1);(2)相邻通道(无线个域网频道14和wi - fi频道1);和(3)不重叠的渠道(无线个域网频道12和wi - fi频道11)。

表6介绍了实验参数实验中使用本节所示。在实验中,Iperf工具被用来测量通道的wi - fi平均连接速度。在每个试验中,200无线个域网帧传输的无线个域网发射机接收机。每个实验重复三次获得平均。

PDR的收集的数据显示了对无线个域网接收器和无线发射器之间的距离, ,在图8。不重叠的通道,PDR的无线个域网网络是接近于零(0.17%)约0米和0.5米。丢包率仅略有增加距离的增加,这是由于在距离无线个域网信号的衰减。数据显示,wi - fi网络的操作在一个通道不重叠的无线个域网网络无线个域网网络的影响可以忽略不计。

情况改变时重叠的两个网络运营渠道和相邻的通道。相邻的频道,PDR的无线个域网网络严重或显著高3米内的无线发射器时无线个域网接收器。PDR变得非常低的无线发射机搬出后3米的范围。情况变得更糟的是当两个网络使用重叠的渠道。如图8PDR的Zigbee无线发射器时网络严重高5米范围内的无线个域网接收机;在3米,PDR接近或超过90%。PDR仍然重要的无线发射器时在6米的无线个域网接收器。在实验期间,无线个域网发射器和无线个域网接收机有时甚至成为剥离,由于沉重的wi - fi交通干扰。

4.2.3。回送流量测量

本节给出一组实验研究负面影响附近的wi - fi无线个域网网络上传输回送的吞吐量。实验首次没有附近的wi - fi传输供参考,然后在接近完成了无线传输。

(1)环回吞吐量测量没有附近的无线传输。本节中给出的实验进行了理解无线个域网网络的行为时没有附近的无线传输。在实验中,图的拓扑结构3(一个)使用,无线个域网之间的距离发射器和接收器无线个域网, ,不同于约0米到6米的范围。每个试验于200年完成了传输无线个域网回送数据包从无线个域网的无线个域网TX RX XCTU内置的“工具”中38]。每个实验重复三次,平均吞吐量数据。实验中使用的参数表中列出7。

所示的实验中获得的吞吐量数据传输距离, ,在图9。在没有附近的wi - fi交通,最高的3379.2个基点发现吞吐量约0米的传输距离。最低的吞吐量发生在传输距离约6米,2426.88个基点。明确,回环吞吐量,在一般情况下,随距离而减小。

(2)回送吞吐量测量与附近的无线传输。实验中引入本节进行根据拓扑如图3 (b),无线发射机是放置在邻近的无线个域网接收器。在实验中,无线个域网发射机和接收机之间的环回的吞吐量。有三个干扰情况下的实验:(1)重叠的渠道(无线个域网频道12和wi - fi频道1);(2)相邻通道(无线个域网频道14和wi - fi频道1);和(3)不重叠的渠道(无线个域网频道12和wi - fi频道11)。

实验中使用的参数如表所示8。在每个试验中,200环回无线个域网帧传输的无线个域网TX Zigbee RX。每个实验重复三次平均吞吐量数据。图10显示了吞吐量的函数之间的距离无线个域网RX和wi - fi TX, ,上述三个干扰情况。对于不重叠的频道,回送无线个域网网络的吞吐量没有明显影响附近的无线传输。然而,其他两种情况是不同的。

相邻的频道,回环吞吐量逐渐增加无线发射器和无线个域网接收器之间的距离从大约增加0米到3米。超过3米的距离,吞吐量成为相对稳定的测试范围如图6米10。在重叠的情况下通道,回环在无线发射器时接近于零的3米内无线个域网接收器。吞吐量逐渐增加后3米的距离。在吞吐量测试范围,在重叠的通道的情况下总是低于在相邻信道的情况下同样的无线发射器和无线个域网接收器之间的距离。

正如前面所讨论的,我们的无线个域网性能研究是旨在严格评估无线个域网网络的性能,首先没有任何干扰,然后在wi - fi网络干扰。大量研究进行评估在wi - fi无线个域网网络性能干扰正如我们所讨论的“文献综述”部分。然而,实验环境、网络设置、性能指标,这些研究的目标是与我们的不同。例如,作者在裁判。30.)评价wi - fi无线个域网网络干扰的影响对于无线个域网到达率对各种无线个域网节点之间的距离。与裁判工作。30.干扰情况下被认为是只有一个,我们严格测量了PDR Zigbee网络的三种不同干扰条件下,提供了详细的比较。无线个域网网络的RSSI值测定参在任何干涉。(28,48各种无线个域网节点之间的距离。然而,我们广泛分析了距离影响无线个域网的RSSI五个不同的无线个域网传输的权力。此外,不同于在裁判工作。(16,48无线个域网的吞吐量是衡量一个理想的环境下,没有干扰的环境,和一个模拟环境,分别提出了一个详细的、实证分析和比较在各种干扰情况下,即重叠,没有干扰,信道干扰,相邻信道干扰,不重叠的通道干涉实验基地位于一个真正的公寓的家庭环境。

5。结论

在本文中,我们目前的实验研究的结果对Zigbee网络的性能在一个密集的环境中,无线接入点邻居存在除了附近的一个介绍。我们实验的公寓大楼里的每个密集的邻居应该拥有wi - fi接入点。除了考虑一个健壮的环境中,我们完成所有实验在一个真正的基于硬件的实验。

我们首先进行了一些基本实验不引入附近wi - fi发射器。在实验中,我们测量了单向交通的丢包率和吞吐量的双向无线个域网的交通网络。我们不同的无线个域网发射机和接收机之间的距离在实验。我们也多种多样的无线个域网的传动功率发射机在一些实验。这些实验的目的是确定一个合适的无线个域网传输超时时间和一个适当的无线个域网传输间隔一个理想的环境下,即,没有任何附近的wi - fi设备的干扰。

在那之后,我们做了一些实验用无线发射机中引入无线个域网接收器的距离。我们专注于三个干扰情况下在我们的实验。第一种情况是Zigbee网络和无线网络使用渠道,没有相互重叠和相对光谱相互远离。第二种情况是,渠道基本上是相邻但不严重重叠。在第三个情况下,渠道是完全重叠的。

通过比较从实验获得实验数据的无线发射器不是故意引入邻近的无线个域网接收机与实验的结果这样一个介绍无线发射器,我们发现邻居的无线接入点不严重干扰无线个域网网络的操作在一个公寓。因此,在智能家居物联网网络的部署不需要认真考虑邻居的无线电干扰。然而,实验的数据,介绍了无线发射机的近距离无线个域网接收机显示考虑需要采取当多个物联网智能家居网络部署在相同。设备之间的距离的因素包括各种类型的网络和网络之间的通道选择最佳性能,尤其是当一个所有者选择手动网络配置。我们的分析基于真实数据也能作为一个好的参考研究Zigbee-enabled设备部署在智能环境中干扰源,如wi - fi网络。

最后,我们的研究是基于一个相对较小的试验台的无线个域网和无线网络。每个实验在我们实验用两个无线个域网节点和两个无线节点来观察这两种类型的网络之间的干扰。虽然我们的实验是在一个非常小的物理区域,这样强烈的干扰场景在我们的实验中,有效地创造了更大的实验的实验涉及更多的节点和链接可能会产生一些其他有趣的结果或见解。我们计划去探索这样的场景在我们未来研究的主题。

数据可用性

本研究不使用任何现有的数据集。然而,实验数据可从作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

这项研究没有得到外部融资。然而,作者是受雇于德克萨斯大学的格兰德河河谷在研究。作者承认支持收到电子和计算机工程系德克萨斯大学的格兰德河河谷。