无线传感器网络平台设计与开发

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1、硕士论文无线传感器网络平台设计与开发摘要目前国内外有关无线传感器网络的研究多数在仿真环境下进行，无法真实准确地反映无线传感器网络在实际应用中的性能表现。为了能够深入了解和掌握无线传感器网络的协议算法及应用中的主要性能指标，本文设计了一个基于数据采集的无线传感器网络平台，实现了多节点树型结构的自组织网络以及与该网络配套的用户监控系统。论文深入地分析了无线传感器网络体系结构，包括网络拓扑结构、节点硬件结构以及网络协议栈结构，并详细地介绍了典型的MAC协议、路由协议以及作为传感器网络支撑技术之一的时间同步机制。论文简略介绍了传感器节点硬件电路的设计，在以ATmega

2、l28L和CC2420为基础的硬件平台上，给出了本文的时间同步协议、MAC协议和路由协议的详细设计方案；并实现了所给出的网络协议栈，主要包括物理层的接收功能、基于DMTS的时间同步协议、休眠／侦听问歇工作机制、带应答和重传的CSMA／CA算法、能量感知的可靠路由算法以及用户所需的各种应用功能；同时在硬件节点平台上，成功移植了嵌入式操作系统I．tC／OS．II，实现了协议栈实时多任务环境；在用户应用功能方面，开发了一个无线传感器网络实时监控系统，实现了用户获取网络信息和监控网络的功能。论文测试了CSMA／CA机制、路由选路策略、抢占式的任务调度机制以及数据传输应

3、用任务的性能，调试并验证了路由协议的选路策略，路由建立、失效和维护的过程。结果表明，本文所设计开发的传感器网络平台能够稳定运行，完成各项任务，为进一步的研究奠定了基础。关键词：无线传感器网络，时间同步，树型结构，p．C／OS．II休flt毛／侦听，MAC协议，路由协议，监控系统Abstraet硕士论文AbstractCurrentlyexperimentsconcerningtheWSNaremostlycarriedoutbysoftwaresimulation,yettheinaccuracyofsimulationmayleadtoamisreprese

4、ntationoftheWSNperformance．IntheaimofunderstandingandanalyzingWSNprotocolsandtheirmajorperformanceindex，thisthesisputsforwardaWSNPlatformBasedonDataCollection，andpresentsaself-organizingnetworkofmulti—nodetreestructure，aswellasacompatiblenetworkmonitoringsystem．Thethesisanalyzesinde

5、tailtheWSNarchitecture，includingnetworktopology,hardwarestructureofnodesandthenetworkprotocolstack．SeveraltypicalMACprotocols，routingprotocolsandthetimesynchronizationmechanisms—oneofthesupportingtechnologiesofWSNs-arealsodiscussedinthethesis．Inthisthesis，abriefintroductionofsensorc

6、ircuitdesignisfirstlypresented．BasedontheATmegal28LandCC2420platform，thedetaileddesignoftimesynchronizationprotocol，theMACprotocolandtheroutingprotocolarethendescribed．Implementationofthenetworkprotocolstackisalsopresented，componentsofwhichinclude：thereceivingfunctionofthephysicalla

7、yer,atimesynchronizationmechanismbasedonDMTS，asleep／listenworkingmechanism，aCSMA／CAalgorithm、ⅣitIlACKandretry,areliableenergy-awareroutingalgorithmandotherrequiredfunctions．MeanwhileanembeddedoperatingsystempC／OS--IIistransplantedontotheplatformtOimplementthereal··timemulti--taskenv

8、ironmentoftheprotoc