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1、专题论述TOPICALDISCUSS※无线传感器网络自组网协议的实现方法■合肥工业大学余向阳徐科军周杨无线传感器网络通常采用电池供电,放置在没有基础结构的地方,节点的通信能力十分有限。这就要求摘要传感器节点具有自组织的能力,自动形成转发监测数据的多跳无线网络。本文提出一种简单、易实现的自组织协议,选用MSP430F149单片机设计微型传感器节点,并实现了一种低功耗无线网络。关键词无线传感器网络自组织协议低功耗针对这种研究现状,本文提出一种简单易实现的自组引言织协议,选用MSP430F149单片机设计了微型传感器节[1]无线传感器网络具有非常广阔的应用前景。文
2、献点,并实现了一种低功耗无线网络。[2]给出一种传统的洪泛算法(Flooding),也是最早、最简1自组织协议单的路由协议。节点以广播的形式发送消息,接收到消息的节点再以广播形式转发数据包给所有的邻节点,这个过在协议中,通过定义数据包的格式和关键字来实现节程重复执行,直到数据包到达目的地或者达到预先设定的点的自组织。最大跳数。文献[3]提出了最具代表性的层次型自组织算1.1协议格式法(LEACH,LowEnergyAdaptiveClusteringHierar2自组织协议格式如下:chy)。LEACH是MIT的Heinzelman等人为无线传感器PreKe
3、yFromFinalDataCheckFlag网络设计的低功耗自适应聚类路由算法,主要通过随机选择聚类首领、平均分摊中继通信业务来实现。文献[4]给其中,Pre表示前导码,这些字符杂波不容易产生,通出以数据为中心的自组织算法SPIN(SensorProtocolsfor过测试和试验发现,噪声中不容易产生0x55和0xAA等InformationViaNegotiation)。它的主要思想是通过高层非常有规律的信号;Key表示关键字,用来区分各种情况的描述方式———元数据来命名传感数据。在发送真实的下的数据,接收节点会根据这些关键字分别进入不同的数数据之前,传
4、感器节点广播采集数据的描述信息元数据,据处理单元;From表示源地址,是发送数据的节点自身信当有相应的请求时,才有目的地发送数据信息。这些研究息;Final表示数据的目标地址;Data表示有效数据,这些均在无线传感器网络的自组织算法上取得进展,但是,数据随着字符Key的不同采用不同的格式,可携带不同Flooding存在消息“内爆”和“重叠”的缺陷;LEACH的动的信息;Check表示检验位,可避免接收错误的数据包;态分簇带来了拓扑变换和大量广播这样的额外开销;Flag表示数据包的结束标志位。SPIN中的元数据没有统一的形式,且其拓扑变化是局部根据协议格式中的
5、Key,可以将节点通信时捎带的数性的,因此不适用于需要高可靠性的应用。还有很多其他据包分为自组网信息、环境突变信息、上位机的控制命令、相关算法停留在理论研究阶段。广播信息等。节点在发送状态突变时的数据包格式如下:0x550xAA0xFF0x110x000x010x010x150x200x030x00⋯0x000x3A0xBB其中,0x55和0xAA为数据前导码,0xFF为传感器采集的温度,0x20表示节点当时采集的电源电压值,节点在感测到其状态突变时向外发送数据的关键字,0x03表示节点的状态量,0x00⋯0x00为11个字节的有0x11表示发送节点的地址,
6、0x00为数据包要到达的目标效数据,可记录数据包经过节点的地址,0x3A为前面核地址,0x01表示数据包在网络传输中的跳数,接着的心数据和的低8位,作为数据包的检验码,0xBB为数据0x01表示节点在当前网络中的级别,0x15表示节点当时包的结束标志。122007年第8期adv@mesnet.com.cn(广告专用)TOPICALDISCUSS专题论述接收节点需要向发送节点做出应答,应答状态突变时的数据包格式如下:0x550xAA0xFF0x000x110x000x000x000x000x000x00⋯0x000x000xBB其中,0xFF就表示应答状态突变
7、的关键字,后面分别是发送节点和接收节点的地址。2硬件研制1.2自组网过程为了验证提出的自组织协议,本文选用了片上资源丰富的MSP430F149单片机作为处理器,研制了一种微型传网络包含一个与上位机相连接的基站节点和若干传[5]感器节点。感器节点。基站节点上电初始化后就进入低功耗模式。传感器节点随机布放,上电初始化后,传感器节点首先会2.1总体方案向基站节点发出请求分配级别的命令,然后进入低功耗状系统由基站节点和传感器节点组成。节点硬件选择态并打开定时器。若在设定时间内收到基站节点分配的了支持低功耗工作模式的MSP430F149单片机和nRF905射频模块,使
8、用32768Hz的低频晶振,采用2节5号电池级别,该
