无线传感器网络关键技术的研究和实现

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1、分类号UDC密级——单位代码!Q151无线传感器网络关键技术的研究与实现阎诺指导教师王莹职称副教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学硕士学科与专业信号与信息处理论文完成口期2007年3月论文答辩臼划2007年3月答辩委员会主席盈燮!：中文摘要摘要无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域，它是由一组传感器以AdHoe方式构成的无线网络，综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，传送到这些信息的用户．无线传感器网络关键技术包括网络拓扑结构，节

2、点硬件平台，节点软件体系结构，如媒体接入控制协议，路由层协议和管理软件等。本文以交通部西部开发项目“桥梁无线监测技术研究与开发”为依托，对无线传感器网络的媒体接入控制协议以及网关节点进行了研究与实现。节能，是无线传感网络的核心问题，而媒体接入控制协议处于传感器网络协议的底层部份，对传感器网络的性能有较大影响，是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。由于无线传感器网络媒体接入控制协议S．MAC是在IEEE802．11基础上引入节点睡眠状态，所以为了帮助理解S．MAC协议对传感器网络性能的影响，本文先对基于IEEE802．11DCF协议

3、的多跳AdHoc网络性能做了理论上的分析，利用网络模拟仿真软件NS．2进行了性能上的模拟仿真，并在数据包大小、平均邻节点个数、初始退避窗口大小，射频的通信范围等方面给出了模拟仿真的具体结果。其次我们又分析了国内外嵌入式网关的研究状况，概述了无线传感器网络体系架构，其中对传感器网络网关节点阐述了具体的软硬件体系结构以及实现过程，其中硬件方面包括各功能单元电路连接以及调试过程中出现的问题，软件方面主要是嵌入式系统的研发，具体包括了交叉编译环境的搭建，操作系统内核的移植，文件系统的移植，驱动程序的设计等。‘最后结合网卡控制芯片DM9000以及无线

4、射频芯片nRF905阐述了他们的工作方式以及相关的硬件驱动，说明了在开发过程中存在的问题以及通过分析得出的解决办法。关键词：无线传感器网络；性能分析；嵌入式开发英文摘要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