面向節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層協(xié)議研究與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)和微機電系統(tǒng)技術(shù),是當(dāng)前國際上備受關(guān)注的、由多學(xué)科交叉的一個熱點領(lǐng)域。由于傳感器節(jié)點通常運行在工作人員無法接近的惡劣環(huán)境中,能源不能更換,所以節(jié)點從軟件到硬件的設(shè)計,從部署到運行都要把能量消耗作為重要的問題來考慮
　　 目前對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能研究大多是基于分層結(jié)構(gòu),這種分層結(jié)構(gòu)下的節(jié)能研究大都是局部的優(yōu)化,存在較大的局限性,難以達(dá)到更好的延長網(wǎng)絡(luò)生存期的結(jié)果。因為能量貫穿

2、于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的各層,是一個跨層的問題,所以在考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量優(yōu)化時,必須對各層的能量消耗進(jìn)行綜合優(yōu)化,從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)節(jié)能最大化的目的。
　　 本文首先分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計的必要性、設(shè)計原則與方法,探討了協(xié)議棧各層對跨層的需求并對具有代表性的節(jié)能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行分析。其次針對分簇間的沖突問題,提出基于 TDMA時隙優(yōu)化的分簇跨層路由協(xié)議,通過優(yōu)化簇頭選擇算法和建立優(yōu)化的TDMA時隙分配表來構(gòu)建該節(jié)能算

3、法,并使用MATLAB能量建模仿真進(jìn)行LEACH算法與跨層算法性能的對比,仿真表明跨層算法具有更好的能耗特性。然后針對以CYRF7936為射頻模塊,Atmega128L為MCU的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能跨層協(xié)議測試驗證平臺進(jìn)行軟件方案設(shè)計,設(shè)計的主要內(nèi)容有射頻芯片CYRF7936的SPI驅(qū)動程序,射頻芯片CYRF7936的應(yīng)用程序,中斷程序以及節(jié)能跨層協(xié)議程序。最后使用TOSSIM仿真工具對基于跨層協(xié)議運行的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由建立進(jìn)行了仿真。