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Determining the Main CSMA Parameters for Adequate Performance of WSN for Real-Time Volcano Monitoring System Applications

机译：确定用于实时火山监测系统应用的WSN足够性能的主要CSMA参数

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摘要

This paper presents a study in order to identify the value range of the main parameters within carrier sense multiple access (CSMA) defined in IEEE 802.15.4 that guarantees a satisfactory wireless sensor network (WSN) performance for a volcano monitoring application. Moreover, this study performs the comparison among several test-beds in outdoor scenarios with the purpose of distinguishing the optimal number of nodes for each gateway according the main constraints given by an existing sensor network for real-time (RT) volcano monitoring system such as sampling time, packet loss, and delay. We used a mathematical model that works with Markovian techniques and involves some parameters of CSMA mechanism within the model, such as the minimum value of the backoff exponent (BEmin), the contention window length (W), and the number of slots (L). We obtained the approximate values of these parameters by the interpolation of the normalized throughput curves from the deployment, and thus, we could obtain a mathematical model with the specifications required for the RT volcano monitoring. After validating the model with test-bed outdoor deployments we found that BEmin, W and L are key factors for determining the performance of a WSN, these parameters guarantee the range in which the WSN works according to the constraints imposed for this particular volcano monitoring application.
机译：本文提出了一项研究，目的是确定IEEE 802.15.4中定义的载波侦听多路访问（CSMA）内主要参数的值范围，该范围可为火山监测应用保证令人满意的无线传感器网络（WSN）性能。此外，本研究在室外场景中的几个测试台之间进行比较，目的是根据现有的实时（RT）火山监测系统（如）的传感器网络给出的主要约束条件，区分每个网关的最佳节点数。采样时间，数据包丢失和延迟。我们使用了一个可与马尔可夫技术配合使用的数学模型，该模型涉及模型中CSMA机制的一些参数，例如退避指数的最小值（BEmin），竞争窗口长度（W）和时隙数（L） 。我们通过对部署中的归一化吞吐量曲线进行插值来获得这些参数的近似值，因此，我们可以获得具有RT火山监测所需规格的数学模型。在使用室外试验台验证模型后，我们发现BEmin，W和L是确定WSN性能的关键因素，这些参数根据特定火山监控应用施加的约束条件，确保了WSN的工作范围。 。

著录项

  • 来源
    《Sensors Journal, IEEE》 |2017年第5期|1493-1502|共10页
  • 作者

    Román A Lara-Cueva; Rodolfo Gordillo; Liliana Valencia; Diego S. Benítez;

  • 作者单位

    Departamento de Eléctrica y Electrónica, Centro de Investigaciones de Redes Ad-Hoc (CIRAD), Grupo de Investigación en Sistemas Inteligentes (WiCOM-Energy), Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí, Ecuador;

    Departamento de Eléctrica y Electrónica, Centro de Investigaciones de Redes Ad-Hoc (CIRAD), Grupo de Investigación en Sistemas Inteligentes (WiCOM-Energy), Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí, Ecuador;

    Departamento de Eléctrica y Electrónica, Centro de Investigaciones de Redes Ad-Hoc (CIRAD), Grupo de Investigación en Sistemas Inteligentes (WiCOM-Energy), Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí, Ecuador;

    Colegio de Ciencias e Ingenierías, Universidad San Francisco de Quito, Quito, Ecuador;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Volcanoes; Monitoring; Wireless sensor networks; Sensors; Mathematical model; Analytical models; Multiaccess communication;

    机译：火山;监测;无线传感器网络;传感器;数学模型;分析模型;多路访问通信;

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