一种无线传感器网络低功耗mac协议研究与实现.pdf

华东师范大学
硕士学位论文
一种无线传感器网络低功耗MAC协议的研究与实现
姓名:朱航宇
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:沈建华
20071001
摘要无线传感器网络技术将是世纪最有发展前景的技术之一。由于其具有组网快捷、灵活,且不受有线网络约束的优点,因而可应用于紧急搜索、灾难救助、环境监测等领域,具有广泛的应用前景,但是能量消耗问题一直限制着发展,因此怎样节省节点耗能一直是7⒄呒毙杞饩龅目翁狻本文首先研究了造成节点能量浪费的主要原因,然后介绍了当前主流的两类低功耗镾和嘈榧捌淅┱剐椋⒍哉饬嚼嘈榈挠缺点进行对比分析。在此研究分析的基础上,本文融合两类协议的优点,并加入一些低功耗技术,提出了一个超低功耗橐灰籈协议。本文介绍了幕驹聿⑾晗该枋隽耸迪諩的各种关键细节和技术,主要包括物理层的伪前导域技术及信道检测算法;愕膍、⑵动协议、同步、捎带、二段载波监听等技术的实现。最后,本文利用自己设计的调试测试接口对协议进行了较完整的测试,主要包括串口调试接口,射频状态时间统计接口,网络抓包器。本文采集了蚅两种协议在指涸鼗肪诚碌墓氖荩⒔辛讼晗傅亩员分析,测试结果显示榭梢源锏ァサ慕谀苈剩锏搅说凸关键词:无线传感器网络;篖/籒;耗的设计目标,而且实际适应性要强于椤华东师范大学硕士学位论文一种无线传感器网络低功耗榈难芯坑胧迪
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第滦髀协议和南加州大学提出的甅协议等。但是这些协议都是在标准提论文研究的背景国内外研究现状随着传感器技术、无线通信技术和数据处理技术的迅猛发展,已经出现了集这三种技术为一体的传感器器件。大量的这种具有无线通信和数据处理能力传感器器件通过一定的协议构成自组织网络,可以进行数据收集和传输,为用户提供有用信息,这就是无线传感器网络技术。无线传感网络是继因特网之后,将对世纪人类生活方式产生重大影响的热点技术。年,美国商业周刊在其“未来技术专版”中发表文章指出,传感器网络是全球未来的四大高新技术产业之一,将掀起新的产业浪潮。无线传感器网络可应用于军事、应急、环境监控、家用、企业管理、保健、交通等各个领域,比如家庭采用无线传感器网络负责安全、调控、节电、保健等;企业和社区采用无线传感器网络负责保安与安全、供应监测、人员流动与车辆进出等。各种社会活动中,无线传感器网络的应用更是举不胜举。而由于无线传感器网络其节点小,分布广的特点,大多应用都采用电池供电,因而都受到能量消耗的限制,因此电源管理一直是无线传感器网络应用领域关注的重点。目前,在无线传感网的各种应用中,还并没有完善的电源管理机制,因此实现有效的电源管理仍然是无线传感网发展的一个巨大技术挑战。自年代起,国外的一些著名大学先后开展了传感器网络方面的研究工作。加州大学洛杉矶分校在生态监控方面研究虼ǜ衅骱褪悠荡ǜ衅魍缂术,在地震监控和响应结构方面研究了数据通信控制器和网络时间同步、传感器可靠部署、宽带地震网络、结构检测的无线地震监控网络。加州大学伯克利分校实施了项目,项目包括缜度胂低臣际,为网络嵌入系统开发了一系列的软硬件实验平台,包括在小型传感器器上运行的操作系统,模拟器,数据查询系统,以及在显诵械谋嘁肫鱪用于传感器网络的定位系统,链路层加密算法6诘凸榉矫妫鞲鲅芯炕购痛笱б卜直鸱⒉剂俗约旱难芯砍晒绮死分校提出的协议,以及其改进型的珺出之前制定的,当时流行的射频芯片是镜腃恍┚涞男华东师范大学硕士学位论文一种无线传感器网络低功耗榈难芯坑胧迪
椋缓蠼樯芰薊的主要工作原理并理论对比分析其与甅拇縈层的性质、功能、如何完成低功耗以及理论上与其他低功耗协议的比较。第二个方面是阐述谟布教ㄉ系木咛迨迪帧S捎局限性,所以本文还必须要为可矶ㄗ鲆桓鑫锢聿阈槔葱鶨第三章介绍了邢喙豈层低功耗协议和技术。首先介绍了常用的论文的研究目标本文的内容和组织结构议还并未能在支