疗养院安全低延迟无线传感器网络设计与实现
发布时间：2021-12-23 05:49
针对数据传输延迟小、可靠性高的要求,提出了一种新的无线传感器网络设计方法。整个设计流程从用户需求到实际的试点部署在一个真实的疗养院进行。该无线传感器网络包括多跳低延迟数据传输和节能型移动节点,使用小电池即可达到多年寿命,这些节点使用低成本、低功耗的2.4GHz无线电进行通信,消息转发可靠性高。该网络用于安全应用程序中,人员可以在受到威胁的情况下发送警报,可以实现多种传感器测量和执行器控制。
【文章来源】：自动化技术与应用. 2020,39(10)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
疗养院安全WSN拓扑结构3疗养院安全WSN设计
节点[11-12]。因此，移动节点可以使用小电池工作，仍然可以达到数年的使用寿命。网络由资源受限的WSN节点组成，这些节点使用低成本、低功耗的2.4GHz无线电通信，不包括接收信号强度指示器(RSSI)功能[13-15]。图1疗养院安全WSN拓扑结构3疗养院安全WSN设计疗养院安全WSN通信堆栈设计由MAC和路由协议组成。MAC协议使用随机信道访问来实现低信道访问延迟。因此，节点可以在任何所需的时刻传输数据，这样可以在数据转发和QoS支持期间快速做出路由决策。3.1MAC协议图2节点占空比和数据传输图2展示了疗养院安全WSNMAC协议的工作原理。移动节点的操作被划分为访问周期。在访问周期中，移动节点仅在很短的时间内处于活动状态，其余时间处于低功耗睡眠模式以节省能源。在活动期间，移动节点可以与路由器节点交换数据，路由器节点始终处于活动状态。在链路层，所有路由器都是同构的，形成一个平面网络拓扑结构。所有数据在具有特定频带的公共数据信道中交换。3.1.1路由器节点通道访问路由器节点使用类似于ALOHA协议的基于随机补偿的信道访问，实际传输时间在初始回退窗口内随机分配，源路由器为初始传输随机分配不同的回退时间。因此，都成功地将数据包传输到目标路由器，目标路由器确认成功进行了数据交换。同样，第二个数据包被安排同时传输。然而，现在两个源路由器都随机化了相同的初始回退时间，并且数据包发生了冲突。由于使用了二进制指数回退，所以使用的回退窗口长度是前一个窗口长度的两倍。使用重新加密的回退时间，源路由器能够成功地传输其数据包。3.1.2移动节点通道访问如图3所示，移动节点活动时间段由一组上行链路数据包和一个下行链路窗口组成，下行链路窗口用于确认和路由器到移动?
了相同的初始回退时间，并且数据包发生了冲突。由于使用了二进制指数回退，所以使用的回退窗口长度是前一个窗口长度的两倍。使用重新加密的回退时间，源路由器能够成功地传输其数据包。3.1.2移动节点通道访问如图3所示，移动节点活动时间段由一组上行链路数据包和一个下行链路窗口组成，下行链路窗口用于确认和路由器到移动节点的数据通信。上行链路集中的每个数据包都包含以不同功率电平发送的同一郑这增加了可靠性，并允许在不需要RSSI硬件的情况下测量移动节点和路由器之间的路径损耗，这些数据可用于本地化。图3移动节点通道接入的工作原理所有接收路由器节点向移动节点确认接收到的数据。路由器在下行链路窗口中随机分配下行链路传输。移动节点上的应用程序负载数据可以在确认包中承载，这些数据包括警报的应用层确认。为了避免冲突，移动节点将其活动时间段出现时间81
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向LoRa网络的基于维纳滤波的RSSI定位算法[J]. 莫建麟. 中国电子科学研究院学报. 2019(12)
[2]基于无线城域网的微云部署及用户任务调度[J]. 张建山,林兵,卢宇,许芙蓉. 计算机科学. 2019(06)
[3]室内移动机器人平台设计与实现[J]. 杨记周,胡广宇,许玉云,骆永乐,双丰. 自动化仪表. 2019(05)
[4]信息化在智慧疗养院后勤精细管理中的应用[J]. 王士军,陶双杰,刘伟洪. 绿色建筑. 2019(03)
[5]基于同步调度的低占空比无线传感器网络MAC协议[J]. 纪鹏菲,李振波,张铮,丁凯,陈佳品. 传感器与微系统. 2019(01)
[6]基于集中式时分多址的MAC协议[J]. 赵颖,李学峰. 现代电子技术. 2018(21)
[7]疗养院的人脸识别系统设计[J]. 刘鹏锋,周紫薇. 电脑知识与技术. 2018(05)
[8]密集家庭基站网络中基于分簇的资源分配方案[J]. 金勇,龚胜丽. 计算机应用. 2018(01)
[9]低占空比无线传感器网络中MAC协议研究进展[J]. 梁俊斌,刘晓东,李陶深,蒋婵. 电视技术. 2017(Z4)
[10]基于参考标签的RFID室内定位算法[J]. 胡彬,王英健,费宇泉. 自动化技术与应用. 2016(06)
本文编号：3547909
【文章来源】：自动化技术与应用. 2020,39(10)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
疗养院安全WSN拓扑结构3疗养院安全WSN设计
节点[11-12]。因此，移动节点可以使用小电池工作，仍然可以达到数年的使用寿命。网络由资源受限的WSN节点组成，这些节点使用低成本、低功耗的2.4GHz无线电通信，不包括接收信号强度指示器(RSSI)功能[13-15]。图1疗养院安全WSN拓扑结构3疗养院安全WSN设计疗养院安全WSN通信堆栈设计由MAC和路由协议组成。MAC协议使用随机信道访问来实现低信道访问延迟。因此，节点可以在任何所需的时刻传输数据，这样可以在数据转发和QoS支持期间快速做出路由决策。3.1MAC协议图2节点占空比和数据传输图2展示了疗养院安全WSNMAC协议的工作原理。移动节点的操作被划分为访问周期。在访问周期中，移动节点仅在很短的时间内处于活动状态，其余时间处于低功耗睡眠模式以节省能源。在活动期间，移动节点可以与路由器节点交换数据，路由器节点始终处于活动状态。在链路层，所有路由器都是同构的，形成一个平面网络拓扑结构。所有数据在具有特定频带的公共数据信道中交换。3.1.1路由器节点通道访问路由器节点使用类似于ALOHA协议的基于随机补偿的信道访问，实际传输时间在初始回退窗口内随机分配，源路由器为初始传输随机分配不同的回退时间。因此，都成功地将数据包传输到目标路由器，目标路由器确认成功进行了数据交换。同样，第二个数据包被安排同时传输。然而，现在两个源路由器都随机化了相同的初始回退时间，并且数据包发生了冲突。由于使用了二进制指数回退，所以使用的回退窗口长度是前一个窗口长度的两倍。使用重新加密的回退时间，源路由器能够成功地传输其数据包。3.1.2移动节点通道访问如图3所示，移动节点活动时间段由一组上行链路数据包和一个下行链路窗口组成，下行链路窗口用于确认和路由器到移动?
了相同的初始回退时间，并且数据包发生了冲突。由于使用了二进制指数回退，所以使用的回退窗口长度是前一个窗口长度的两倍。使用重新加密的回退时间，源路由器能够成功地传输其数据包。3.1.2移动节点通道访问如图3所示，移动节点活动时间段由一组上行链路数据包和一个下行链路窗口组成，下行链路窗口用于确认和路由器到移动节点的数据通信。上行链路集中的每个数据包都包含以不同功率电平发送的同一郑这增加了可靠性，并允许在不需要RSSI硬件的情况下测量移动节点和路由器之间的路径损耗，这些数据可用于本地化。图3移动节点通道接入的工作原理所有接收路由器节点向移动节点确认接收到的数据。路由器在下行链路窗口中随机分配下行链路传输。移动节点上的应用程序负载数据可以在确认包中承载，这些数据包括警报的应用层确认。为了避免冲突，移动节点将其活动时间段出现时间81
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向LoRa网络的基于维纳滤波的RSSI定位算法[J]. 莫建麟. 中国电子科学研究院学报. 2019(12)
[2]基于无线城域网的微云部署及用户任务调度[J]. 张建山,林兵,卢宇,许芙蓉. 计算机科学. 2019(06)
[3]室内移动机器人平台设计与实现[J]. 杨记周,胡广宇,许玉云,骆永乐,双丰. 自动化仪表. 2019(05)
[4]信息化在智慧疗养院后勤精细管理中的应用[J]. 王士军,陶双杰,刘伟洪. 绿色建筑. 2019(03)
[5]基于同步调度的低占空比无线传感器网络MAC协议[J]. 纪鹏菲,李振波,张铮,丁凯,陈佳品. 传感器与微系统. 2019(01)
[6]基于集中式时分多址的MAC协议[J]. 赵颖,李学峰. 现代电子技术. 2018(21)
[7]疗养院的人脸识别系统设计[J]. 刘鹏锋,周紫薇. 电脑知识与技术. 2018(05)
[8]密集家庭基站网络中基于分簇的资源分配方案[J]. 金勇,龚胜丽. 计算机应用. 2018(01)
[9]低占空比无线传感器网络中MAC协议研究进展[J]. 梁俊斌,刘晓东,李陶深,蒋婵. 电视技术. 2017(Z4)
[10]基于参考标签的RFID室内定位算法[J]. 胡彬,王英健,费宇泉. 自动化技术与应用. 2016(06)
本文编号：3547909
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