无线传感器网络通信机制与节能的研究

发布时间：2016-12-06 19:57

  本文关键词：无线传感器网络通信机制与节能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《电子科技大学》 2007年

无线传感器网络通信机制与节能的研究

潘家根  

【摘要】： 无线传感器网络是一种新的信息获取和处理技术,它具有自组织、快速展开、抗毁坏性强等特点,在军事、环境监测、医疗健康、工业控制等方面有着十分广阔的应用前景。近年来,随着无线通信、集成电路、传感器及微电机系统(MEMS)等技术的发展,使得大规模生产体积小、成本低、具有数据收集、短距离无线通信和数据处理能力的传感器节点成为可能。技术条件的成熟和大量潜在的应用需求使得无线传感器网络受到人们越来越多的关注和重视。无线传感器网络正成为国内外无线网络研究的一个热点。 目前,无线传感器网络系统的研究主要包括网络拓扑结构,节点硬件平台,节点软件体系结构,如链路层协议,路由层协议和管理软件等。本文依托国家发改委项目,对无线传感器网络的通信机制作了深入研究。论文首先介绍了无线传感器网络的一些基本概念、应用前景和国内外研究的态势,并简要介绍了无线传感器网络的体系结构、特点以及所涉及的各方面的关键技术。然后,详细说明了在自主设计的硬件平台上基于IEEE 802.15.4的数据链路层的实现,并进一步对组网路由进行了研究和实现。在此软硬件平台的环境之上,论文对无线传感器网络通信机制节能的方面进行了研究,并从功率控制的角度切入,设计与实现了一种基于功率控制的节能算法。 论文最后对我们目前研究的成果进行了总结,并指出了研究工作中的一些缺点和不足之处,以及进一步改进与后续工作的方向。

【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

摘要4-5

ABSTRACT5-8

第一章 引言8-18

1.1 研究背景8

1.2 国内外研究态势8-9

1.3 无线传感器网络体系结构9-12

1.3.1 传感器网络结构9-10

1.3.2 传感器网络节点结构10-11

1.3.3 传感器网络协议栈11-12

1.4 无线传感器网络的特征12-13

1.5 无线传感器网络的关键技术13-17

1.6 研究内容和论文组织17-18

第二章 数据链路层的研究与实现18-42

2.1 IEEE802.15.4 协议概述18

2.2 IEEE802.15.4 网络协议栈18-24

2.2.1 物理层19-20

2.2.2 MAC 子层20-24

2.3 无线网络平台的设计与实现24-41

2.3.1 传感器节点系统总体设计24-25

2.3.2 微控制器25-26

2.3.3 无线射频芯片CC242026-34

2.3.4 CC2420 下通信相关的硬件抽象层实现34-36

2.3.5 CC2420 下MAC 层的实现36-41

2.4 小结41-42

第三章 无线传感器网络路由设计42-58

3.1 概述42

3.2 网络拓扑结构42-46

3.2.1 星形网络的形成43-44

3.2.2 点对点网络的形成44-46

3.3 组网路由的设计与实现46-57

3.3.1 路由程序和系统其它模块的关系46-47

3.3.2 路由程序的工作原理47

3.3.3 路由程序相关的数据格式47-48

3.3.4 路由程序的工作流程48-55

3.3.5 路由协议的主要特点55

3.3.6 路由协议的主要限制55-56

3.3.7 组网实验56-57

3.4 小结57-58

第四章 功率控制与通信协议层节能的研究58-74

4.1 概述58

4.2 无线传感器节点能耗分析58-59

4.3 无线传感器网络的节能分析59-62

4.3.1 单个节点的节能优化59-61

4.3.2 无线通信的节能优化61

4.3.3 整个网络的节能优化61-62

4.4 功率控制对通信协议层节能的影响62-65

4.4.1 功率控制对网络层的影响62-64

4.4.2 功率控制对MAC 层的影响64-65

4.4.3 功率控制对物理层的影响65

4.5 基于功率控制算法的设计65-73

4.5.1 关于CC2420 能耗相关的参数说明65-67

4.5.2 算法设计67-70

4.5.3 算法实验70-73

4.6 小结73-74

第五章 总结与展望74-75

致谢75-76

参考文献76-78

在学期间的研究成果78-79

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