光纖光柵無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)物理及MAC層研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器、嵌入式計(jì)算、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信、分布式信息處理等技術(shù)，能夠通過(guò)各類集成化的微型傳感器相互協(xié)作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，通過(guò)嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過(guò)隨機(jī)自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端，從而真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)處不在的計(jì)算”，可以廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境科學(xué)、交通監(jiān)控、智能建筑等領(lǐng)域，具有很大的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。因此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有很大的研究意義。 無(wú)線傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)組成的智能系統(tǒng)，無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)是一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)，一般包括傳感模塊、處理模塊、通信模塊及能量模塊。其中，傳感模塊主要完成數(shù)據(jù)采集，由具有感知功能的傳感器組成。在一些領(lǐng)域，光纖光柵傳感器成為最優(yōu)的選擇。本文結(jié)合FBG（Fiber Bragg Grating）傳感器和無(wú)線傳感器的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種新型的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)。 MAC（Medium Access Control）協(xié)議控制著通信信道的分配，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性

3、能有較大的影響。當(dāng)前而言，S-MAC（Sensor MAC）是MAC層的研究熱點(diǎn)，該協(xié)議引入周期性偵聽/睡眠機(jī)制來(lái)節(jié)省能量，然而該協(xié)議只是一個(gè)思想框架，對(duì)節(jié)點(diǎn)的偵聽時(shí)間等重要因素缺乏深入的思考和討論。針對(duì)此問(wèn)題，本文在基于監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際業(yè)務(wù)流量模型的分析上，提出了一種以節(jié)省能量為目標(biāo)的S-MAC協(xié)議的偵聽時(shí)間的計(jì)算方法。 本文主要工作包括： 1．分析了FBG傳感器的傳感原理，討論了波長(zhǎng)解調(diào)原理、方法，給出了實(shí)際探測(cè)系統(tǒng)的

4、架構(gòu)； 2．分析了FBG傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景，討論了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種新型的光纖光柵無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，并以此構(gòu)建了一個(gè)新型的傳感網(wǎng)絡(luò)； 3．分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)研究了S-MAC的協(xié)議機(jī)制，建立了能量浪費(fèi)、時(shí)延及能量節(jié)省效率的數(shù)學(xué)模型；基于上述模型，從監(jiān)測(cè)區(qū)域業(yè)務(wù)流量模型出發(fā)，以節(jié)省能量為目標(biāo)提出了S-MAC協(xié)議偵聽時(shí)間的計(jì)算方法； 4．用NS2（Metwork Simulat