基于780 MHz频段的温室无线传感器网络的设计及试验

针对以往农用无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）能耗与成本较高、传输性能不理想等问题，该文选用无线射频芯片AT86RF212、单片机C8051F920等，设计了一种工作在780 MHz中国专用频段且与IEEE802.15.4c 标准兼容的无线传感器网络。该文简述了无线传感器网络节点结构，重点介绍了780 MHz 无线传感器网络的硬件设计，并选择北方典型的日光温室作为试验研究环境，通过改变无线收发距离，对780、433和2400 MHz频段的无线传感器网络节点的接收信号强度值（RSSI，received signal strength index）和平均丢包率（PLR， packet loss rate）进行了测试与分析。试验结果表明，3种不同频段的无线收发模块的接收信号强度值RSSI都随着收发距离的增大而减小。在温室内测试，收发距离小于20 m时，3种无线模块的RSSI值相近；收发距离为40～90 m时，7803 MHz模块比433 MHz模块的RSSI值略大，2.4 GHz的RSSI值最小。在温室内收发距离小于90 m的范围内，780 MHz模块和433 MHz模块的丢包率均为0，2.4 GHz模块的最高丢包率不超过5%。在温室间测试，收发距离为50～90 m时，780 MHz模块和433 MHz模块的RSSI值相近；收发距离大于90 m时，780 MHz模块比433 MHz模块的RSSI值大；2.4 GHz模块在温室间收发距离为50～140 m时的RSSI值均小于433、780 MHz。2.4 GHz模块在收发距离大于70 m时出现丢包现象，收发距离大于135 m时丢包率达到100%；温室间收发距离为140 m时，433 MHz模块的最大丢包率为11%，780 MHz的最大丢包率不超过6%。因此，在温室环境监测的应用中，780 MHz频段的无线传感器网络的传输性能表现最佳，且与433 MHz都明显优于2.4 GHz。