光纖光柵無線傳感網(wǎng)絡物理及MAC層研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器、嵌入式計算、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信、分布式信息處理等技術，能夠通過各類集成化的微型傳感器相互協(xié)作，實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端，從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算”，可以廣泛應用于軍事、環(huán)境科學、交通監(jiān)控、智能建筑等領域，具有很大的科學意義和應用價值。因此，無線傳感器網(wǎng)絡有很大的研究意義。 無線傳

2、感器網(wǎng)絡是由大量無線傳感節(jié)點組成的智能系統(tǒng)，無線傳感節(jié)點是一個完整的嵌入式系統(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。在一些領域，光纖光柵傳感器成為最優(yōu)的選擇。本文結合FBG（Fiber Bragg Grating）傳感器和無線傳感器的優(yōu)點，設計一種新型的無線傳感節(jié)點。 MAC（Medium Access Control）協(xié)議控制著通信信道的分配，對網(wǎng)絡的性

3、能有較大的影響。當前而言，S-MAC（Sensor MAC）是MAC層的研究熱點，該協(xié)議引入周期性偵聽/睡眠機制來節(jié)省能量，然而該協(xié)議只是一個思想框架，對節(jié)點的偵聽時間等重要因素缺乏深入的思考和討論。針對此問題，本文在基于監(jiān)測區(qū)域的實際業(yè)務流量模型的分析上，提出了一種以節(jié)省能量為目標的S-MAC協(xié)議的偵聽時間的計算方法。 本文主要工作包括： 1．分析了FBG傳感器的傳感原理，討論了波長解調(diào)原理、方法，給出了實際探測系統(tǒng)的

4、架構； 2．分析了FBG傳感器的優(yōu)缺點及應用場景，討論了無線傳感器節(jié)點的結構，設計了一種新型的光纖光柵無線傳感節(jié)點，并以此構建了一個新型的傳感網(wǎng)絡； 3．分析了無線傳感器網(wǎng)絡MAC層的研究現(xiàn)狀，重點研究了S-MAC的協(xié)議機制，建立了能量浪費、時延及能量節(jié)省效率的數(shù)學模型；基于上述模型，從監(jiān)測區(qū)域業(yè)務流量模型出發(fā)，以節(jié)省能量為目標提出了S-MAC協(xié)議偵聽時間的計算方法； 4．用NS2（Metwork Simulat