基于tinyos的无线传感器网络节点物理层的设计与实现

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1、中国人民解放军信息工程大学硕士学位论文基于TinyOS的无线传感器网络节点物理层的设计与实现姓名：庞琳申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：于宏毅20070401信息工程大学硕士学位论文摘要无线传感器网络(wirelessSensorNeMork，WSN)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域内感知对象的信息，并传送给监测者，是现代社会信息获取的重要途径之一，在环境监测、医疗和军事等方面具有十分广泛的应用前景。本论文结合十一五期间国家发改委CNGI研究开发／产业化

2、和试验／应用示范项目“口v6无线传感器网络节点”的研发，根据自主研制的两种无线传感器网络节点的硬件特点，从项目实际需求出发，设计实现了基于这两种硬件平台的不同的物理层方案。由于两种方案都是从保证整个网络的可靠通信的角度作为出发点进行设计的，因而不仅实现了物理层的基本功能，而且为上层协议提供了可靠传输保障。本文的主要工作如下：-对无线传感器网络技术的发展进行了分析与总结，深入探讨了nny0S嵌入式操作系统及其编程语言NesC在传感器节点开发中的优势，并对整个操作系统的运行机制进行了较为深入的剖析，从而为后续该操作系统的移植奠定了基础。_分析与总结出物理层能够提供的功能，包括对上

3、层递交下来的分组进行发送，接收无线信道当中的分组并将其提交给上层，为MAC层提供载波侦听功能以及设置节点睡眠与唤醒的功能。在设计与实现物理层方案时，找到了合理有效的方法去支持物理层方案的最终实现，为整个操作系统的正常运行与网络的正常基本的通信提供了良好的保证。_分析了MSP430F16ll—TR3000节点硬件平台的特点，针对TR3000通信芯片硬件功能的单～性与局限性，给出了～种用软件弥补硬件不足的物理层设计方案。该方案有效解决了包括分组同步、位同步、解调方法造成的提取定时信息困难，以及分组在无线环境下受到电磁干扰等难题，测试结果表明，该物理层方案能够为整个网络的通信提供良

4、好的通信保障。·分析了MSP430F1611．CCll00节点硬件平台的特点，针对CClloo通信芯片能够提供丰富并且功能强大的配置寄存器这一特点，在设计该平台的物理层方案时，主要侧重于构建出一个物理层组件结构及其实现上，从而有利于程序的设计与实现。_基于全面地测试物理层各个功能并找出问题的基本思想，给出了一套系统的物理层测试方案，该方案对物理层的各个功能模块进行了全面的测试。针对测试过程中出现的异常，不断地对物理层设计方案进行调整与完善，从而保证了物理层能够提供可靠的服务，为全网的通信提供了良好的保障。关键词：无线传感器网络，Tiny0S，MSP430，NesC，物理层第v

5、II页信息工程大学硬士学位论文ABSTRACTAwirelessseIlsornet、vorkiscomposedofalargenumberofdis衄butedsellsornodesthatared∞seIydeployedeitherinsidethephenomcIlonorveryclosetojt．Thescsells0『nodesOrgaIlizet11锄selVesi11toaTnuni-h叩谢relessnctwork锄dcooperatetodeliVercollectingdatatosiIlknodes．WSNisaIlitnp咖twaytoobta

6、ininfb肌atioIlsa11d11asVeryabroadapplicationforeground0IltlleaspectsofeIl讽r0T蚰e11tmonitor，medical仃catmeIltandannyaIldso∞．hlmisarticle，weime孕atemeresearchandexpIoi伽onOftheNationalDevelopmeIlta11dRefbHnCommissionCNGIR&D，indus证aliz撕on缸dexp舐mentation，applicationd啪onsnationprojec卜_‘‘口v6wirelessse

7、nsornetworksnodes’Ibasedontllecllaracteristicsofthe押。妊ndsofwirelesssensorne觚orksnodes，and觚mthepracticalrequircIllcntofproject，desi印alldimplelIlcIlt铆okindsofphysicallayefschemes．BecaIlseofthedesi朗ofaIIthesetwoschelllesare丘切：Iltlledegreeofgu甜锄teethecredibl