传感器网络报告.doc

《传感器网络报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、通信与信息工程学院2012/2013学年第一学期实验报告模块名称无线传感器网络专业网络工程学生班级18学生学号B09011814学生姓名孙冉指导教师朱晓荣实验简介：本实验系统采用IEEE802.15.4和Zigbee协议实现了多个传感器节点之间的无线通信，通过对本实验提供的软件操作以及对路由的观察，能够使学生对无线传感器网络的组网过程、路由协议有一个较为深入的理解。基本原理：n无线传感器网络特点无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,WSN）由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线的方式形成一个多跳的自组织

2、网络，不仅可以接入Internet，还可适用于有线接入方式所不能胜任的场合，提供优质的数据传输服务。无线传感器网络节点可以协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。协作：WSN节点可以随机或者特定地布置在监测区域内部或附近，它们之间通过特定的协议自组织起来，能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。n无线传感器网络特点ü无中心的网络。无线传感器网络中没有严格的控制中心，所有结点地位平等，是一个对等式网络。结点可以随时加入或离开网络，任何结点的故障不会影

3、响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。ü多跳路由。网络中节点通信距离有限，一般在几百米范围内，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。ü动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络；也可能由于工作的需要而被添加到网络中。n传感器节点结构ü一个传感器节点通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。ü传感模块负责采集监测区域内的有用信息并进行数据转换；ü处理器模块负责控制整个传感器节点的运行，存储

4、和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；ü无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集到的数据；ü能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。n无线传感器网络协议栈ü无线传感器网络通信协议主要包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，与互联网协议栈的五层协议相对应。ü在低层采用IEEE802.15.4工作组所定义的数据链路层和物理层协议，而在数据链路层以上的协议则是由Zigbee联盟制定。ü协议栈还包括能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的

5、方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。Zigbee协议栈n物理层ü物理层负责载波频率产生、信号的调制解调等工作。üIEEE802.15.4定义了2.4GHz物理层和868/915MHz物理层两个物理层标准，两个物理层都基于DSSS（DirectSequenceSpreadSpectrum，直接序列扩频），使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率的不同。ü2.4GHz频段有16个信道，能够提供250kbps的传输速率，物理层采用的是O-QPSK调制。ü868MHz是欧洲

6、的ISM频段，只用一个信道，传输速率为20kbps，物理层采用BPSK调制；ü915MHz是美国的ISM频段，有10个信道，传输速率为40kbps，物理层采用的也是BPSK调制方式。n数据链路层ü数据链路层负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制。ü媒体访问协议保证可靠的点对点和点对多点通信。ü差错控制保证源节点发出的信息可以完整、无误地到达目标节点。ü在无线传感器网络中，两个主要的差错控制模式是前向错误修正（FEC）和自动重复请求（ARQ）两种。ü就实现机制而言，介质访问控制（MAC）子层协议可分为3类：确定性分配、竞争占用和随机访问。

7、üIEEE802.15.4定义的MAC层采用了CSMA-CA（载波监听多信道接入/避免冲突）协议的信道共享多点接入技术。n网络层ü网络层主要负责路由生成与路由选择。ü路由协议可以大致分为四类：洪泛式路由协议、层次式路由协议、以数据为中心的路由协议、以及基于位置信息的路由协议。ü洪泛式路由协议：它不需要维护网络的拓扑结构和路由计算，接收到消息的节点以广播形式转发数据包给所有的邻节点。典型算法为扩散法（Flooding）。ü层次式路由协议：将传感节点分簇，簇内通讯由簇头节点来完成，簇头节点进行数据聚集和合成减少传输信息量，最后簇头节点把聚集的

8、数据传送给终端节点。典型算法为低功耗自适应聚类路由算法（LEACH）。ü基于位置信息的路由协议：它利用节点的位置信息，把查询或者数据转发给需要的地域，从而缩减数据的传送范围。典型算法为GEAR