Analyse der Übergangsregion in drahtlosen Verbindungen mit geringer Leistung

Die Gemeinschaft der drahtlosen Sensornetzwerke hat nun ein erweitertes Verständnis für die Notwendigkeit realistischer Linkschichtmodelle. Jüngste experimentelle Studien haben gezeigt, dass reale Implementierungen eine "Übergangsregion" mit äußerst unzuverlässigen Verbindungen aufweisen und dass daher die idealisierten Modelle für perfekte Empfangsbedingungen innerhalb einer Reichweite, die in gängigen Netzwerksimulationswerkzeugen verwendet werden, sehr irreführend sein können. In diesem Papier verwenden wir mathematische Techniken aus der Kommunikationstheorie, um die drahtlosen Verbindungen mit geringer Leistung zu modellieren und zu analysieren. Der Hauptbeitrag dieser Arbeit ist die Identifizierung der Ursachen der Übergangsregion und eine Quantifizierung ihres Einflusses. Konkret leiten wir Ausdrücke für die Paketempfangsrate in Abhängigkeit von der Entfernung und für die Breite der Übergangsregion ab. Diese Ausdrücke berücksichtigen wichtige Kanal- und Funkparameter wie den Pfadverluste-Exponent und die Schattierungsvarianz des Kanals; sowie die Modulation und Kodierung des Radios. Ein zentrales Ergebnis ist, dass bei Radios, die schmalbandige Modulation verwenden, die Übergangsregion kein Artefakt der Nichidealität des Radios ist, da sie selbst bei perfekten Empfängern aufgrund von Mehrwege-Fading existieren würde. Wir nehmen jedoch an, dass Radios mit Mechanismen zur Bekämpfung von Mehrwegeeffekten, wie Frequenzsprung und Diversitätstechniken, die Übergangsregion reduzieren können.