一种多层轻量型低功耗的WSN协议的研究与实现

发布时间：2017-04-27 02:09

  本文关键词：一种多层轻量型低功耗的WSN协议的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是大量传感节点通过单跳或者多跳的通信方式,自组织形成的无线网络系统,每个传感节点均具有一定的传感、计算、无线通信的能力以及有限的能量,通过互相关联、合作,将感知的温度、湿度等传感信息发送给观察者集中处理。当前WSN的研究已经由理论向产业应用转化,并进入了规模应用阶段。 仓储监测是现代物流供应链中不可或缺的一环,是保障储存物品品质,预防灾害发生的重要手段。仓储监测应用具有物品摆放密集、周转周期不固定、传感节点数量多等特点,这些特点为面向仓储监测应用的WSN带来了挑战。本论文研究和实现了一种面向仓储监测的WSN协议,并在此基础上设计了一套具有实际应用价值的硬件平台,它有效解决了WSN在仓储物流监测应用上的局限性。 本论文对所给出协议的数据避让机制、网络拓扑结构、组网方式、数据融合方法与时隙分配算法进行了详细的讨论。协议在MAC层采用时隙分配与CSMA-CA相结合的方式,有效避免数据碰撞；在网络层采用树簇状拓扑结构,数据在簇头结点进行数据融合,简化节点路由算法,降低传输能量损耗；结合时隙方式与树状结构,提出了基于权值的时隙分配算法,有效均衡网络能量。并且协议借助电磁唤醒技术实现了路由节点睡眠。 仓储监测系统的硬件平台由传感节点和网关节点组成,传感节点在硬件上实现了低功耗的电源管理,并且具备低功耗的数据显示功能；网关节点实现了对网内无线传感节点的实时控制和WSN协议到TCP/IP协议的转换,提供有线以太网/Vi-Fi/GPRS三种网络接入模式。 协议栈及硬件平台已成功部署到川渝烟草公司成都仓库的烟叶醇化监测系统中,实际运行表明,网络运行稳定,数据传输可靠,网络寿命预期可达23.5个月。
【关键词】：无线传感器网络 低功耗 自组织 仓储监测
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 路由协议的分析与比较12-15
• 1.2.2 MAC协议的分析与比较15-17
• 1.2.3 WSN协议实现方案17-19
• 1.3 本文的研究内容及结构安排19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 面向仓储监测的WSN体系架构的设计21-26
• 2.1 仓储监测系统的应用环境分析21-22
• 2.2 仓储监测系统的架构设计22-23
• 2.3 仓储监测系统的功能需求分析23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 面向仓储监测的WSN协议研究26-41
• 3.1 IEEE 802.15.4标准的研究与分析26-30
• 3.1.1 IEEE 802.15.4协议架构26-30
• 3.1.2 IEEE 802.15.4网络模型30
• 3.2 路由机制30-36
• 3.2.1 网络拓扑结构31
• 3.2.2 路由协议设计31-36
• 3.3 数据融合方法和时隙分配机制36-39
• 3.3.1 数据融合方法设计37
• 3.3.2 时隙分配机制37-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 无线传感节点的低功耗优化设计41-46
• 4.1 硬件电路设计41-42
• 4.2 低功耗供电方案设计42-44
• 4.3 低功耗数据显示方案设计44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 多模接入的网关节点设计46-59
• 5.1 硬件设计46-52
• 5.1.1 硬件结构设计46-48
• 5.1.2 供电方案设计48-49
• 5.1.3 网关节点PCB设计49-52
• 5.2 软件设计52-58
• 5.2.1 软件程序架构52-53
• 5.2.2 系统任务划分53-54
• 5.2.3 collect任务软件设计54-55
• 5.2.4 TCP任务软件设计55-57
• 5.2.5 网关节点与数据服务器通讯协议设计57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 基于WSN的仓储监测系统的应用示范59-66
• 6.1 无线传感器网络的部署59-61
• 6.2 低功耗性能测试61-63
• 6.3 数据采集测试63-65
• 6.4 本章小结65-66
• 第七章 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 林文忠;罗海波;张小进;;IEEE802.15.4MAC退避算法性能研究与实验分析[J];闽江学院学报;2011年02期

2 张伟;何斌;赵霞;陈启军;;开放的无线传感器网络平台OpenWSN[J];计算机研究与发展;2008年01期

3 赵强利;蒋艳凰;徐明;;无线传感器网络路由协议的分析与比较[J];计算机科学;2009年02期

4 康健;左宪章;唐力伟;张西红;李浩;;无线传感器网络数据融合技术[J];计算机科学;2010年04期

5 刘强;崔莉;陈海明;;物联网关键技术与应用[J];计算机科学;2010年06期

6 陈宏斌;魏克娴;王永巍;;我国粮食储备库新仓型的现状及发展[J];农业机械;2013年17期

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本文编号：329698