探析一种无线传感器网络的研究与实现

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1、华东师范大学硕士学位论文一种无线传感器网络的研究与实现姓名：杨海波申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：沈建华20070101华东师范大学硕士学位论文种无线传感器网络协议的研究与实现摘要无线传感器网络通常包含大量的自组织、多跳无线网络的分布式节点。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。无线传感器网络技术将是21世纪最有发展前景的技术之一。本文首先研究了WSN的低功耗MAC层，用于解决节点的能量受限问题。举出了一些常见的MAC层协议，并对他们进

2、行了分析。然后着重分析了S．MAC协议。S—MAC使用三个技术来减少能量消耗和支持自配置：①为减少监听空闲信道的能量消耗，节点周期性的睡眠；邻居节点形成虚拟簇来在睡眠调度上同步。②使用了CSMA-CA冲突避免机制。③对在数据移动过程中需要存储和传递处理的传感器网络数据，使用消息传递来减少竞争反应时间。把S．MAC协议在具体的硬件平台上实现，并作了一些测试。本文还研究了WSN的一些常见路由协议和算法。对他们进行了对比和分析，总结出了一些他们的共有特点和区别。设计实现了一个路由协议—EmBcc，这个协议比较适合数据采集。他使用了最小开销

3、前行算法，并根据具体的应用对这个算法进行了修改，包括数据的上传方式、父节点的查找、命令的传递方法等。最后举出了一个具体的应用实例，这是针对一个粮食仓库设计的一个温度采集系统。它使用到了EmBee路由协议和S．MAC协议。为了便于网络管理和网络算法的设计，作者还专门设计了一个基于IEEE802．15．4协议的网络抓包分析工具EmSniffer。关键词：无线传感器网络；S．MAC；Ad．hoc；抓包分析工具；温度采集系统华东师范大学硕十学位论文一种无线传感器网络协议的研究与实现AbstractWirelesssensornetworks

4、usuallycontainalotofself-organization，distributedmulti—hopwirelessnetworknodes．Becauseofitsnetworkfast,flexible．freefromtheconstraintsofwirednetworksandcanbewidelyusedforemergencysearchanddisasterrelief,environmentalmonitoring,militaryapplications，suchasspecialenvironm

5、ent，ithaswideapplicationpotential．Wirelesssensornetworkswillbethe21stcenturyoneofthemostdevelopedtechnique．Thispaperstudiestheenergy··constrainednodesandtheMAClayerlow—powersolutions．CitedandanalyzedsomecommonMAClayerprotoc01．ThenintroducedtheS-MACprotocol，andimplement

6、itinaspecifichardwareplatform，andtesting．S—MACusesthreetechniquestoreduceenergyconsumptionandsupportself-configuration．Toreduceenergyconsumptioninlisteningtoanidlechannel，nodesperiodicallysleep．Neighberingnodesformvirtualclusterstoauto-synchronizeonsleepschedules．Final

7、ly,S—MACappliesmessagepassingtoreducecontentionlatencyforsensor-networkapplicationsthatrequirestore·-and··forwardprocessingasdatamovesthroughthenetwork．Then，thispaperstudiestheexistingroutingprotocolforwirelesssensornetworks．Accordingtothespecificapplication，Idesigneda

8、routingprotocolMultiHopLQI．ItusestheMinimumCostForwardingAlgorithmanddoessomeoptimizationsaccordingtothespecificappli