無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)

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1、分類號(hào)UDC密級(jí)——單位代碼!Q151無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)閻諾指導(dǎo)教師王瑩職稱副教授學(xué)位授予單位大連海事大學(xué)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)碩士學(xué)科與專業(yè)信號(hào)與信息處理論文完成口期2007年3月論文答辯臼劃2007年3月答辯委員會(huì)主席盈燮!：中文摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，它是由一組傳感器以AdHoe方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式信息技術(shù)和無線通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，傳送到這些信息的用戶．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)

2、點(diǎn)硬件平臺(tái)，節(jié)點(diǎn)軟件體系結(jié)構(gòu)，如媒體接入控制協(xié)議，路由層協(xié)議和管理軟件等。本文以交通部西部開發(fā)項(xiàng)目“橋梁無線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與開發(fā)”為依托，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的媒體接入控制協(xié)議以及網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)。節(jié)能，是無線傳感網(wǎng)絡(luò)的核心問題，而媒體接入控制協(xié)議處于傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的底層部份，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響，是保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制協(xié)議S．MAC是在IEEE802．11基礎(chǔ)上引入節(jié)點(diǎn)睡眠狀態(tài)，所以為了幫助理解S．MAC協(xié)議對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的影響，本文先對(duì)基于IEEE802．11DCF協(xié)議

3、的多跳AdHoc網(wǎng)絡(luò)性能做了理論上的分析，利用網(wǎng)絡(luò)模擬仿真軟件NS．2進(jìn)行了性能上的模擬仿真，并在數(shù)據(jù)包大小、平均鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、初始退避窗口大小，射頻的通信范圍等方面給出了模擬仿真的具體結(jié)果。其次我們又分析了國(guó)內(nèi)外嵌入式網(wǎng)關(guān)的研究狀況，概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，其中對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)闡述了具體的軟硬件體系結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)過程，其中硬件方面包括各功能單元電路連接以及調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，軟件方面主要是嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)，具體包括了交叉編譯環(huán)境的搭建，操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植，文件系統(tǒng)的移植，驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)等?！詈蠼Y(jié)合網(wǎng)卡控制芯片DM9000以及無線

4、射頻芯片nRF905闡述了他們的工作方式以及相關(guān)的硬件驅(qū)動(dòng)，說明了在開發(fā)過程中存在的問題以及通過分析得出的解決辦法。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；性能分析；嵌入式開發(fā)英文摘要ResearchandimplementationofkeytechnologyforwirelesssensornetworkAbstractWirelesssensornetwork(WSN)isanewresearchfieldofcomputerscience，whichisanetworkcomprisingofaseriesofsensorsinawayofAdH

5、oc．WSNincorporatessensor,embeddedsystem，distributedinformationandwirelesscommunicationtechnology．WSNcompletesrealtimemonitoring，sensingandsamplinginformationofdifferentenvironmentorobjectsbeingmonitoredcooperately,thenitprocessestheinformationandtransmitstheinformationtoth

6、eusers．ThekeytechnologiesofWSNconsistofnetworktopologyarchitecture，nodeshardwareplatformandnodesoftwaresystem，suchaslinklayerprotocol，MACprotocolandmanagementsoftwareetc．ThispaperreliesontheprojectofResearchanddevelopmentofbridgewirelessmonitoringtechnologyfoundedbytheMini

7、stryofCommunications，andmakeresearchandimplementationofmediumacP．．esscontrolprotocolandgatewaynodeonwirelesssensornetwork．Energy-conservationhasalwaysbeenallimportantproblemofWSN．Mediumace．scontrolprotocolisoneofthebottomlayersofWSN’Sprotocolsuite，whichhasamajoraffect011th

8、eperformanceofWSN．Therefore，itisakeyprotocolofensuringcommunicationefficiencyofWSN．S—MACi