Mesh網(wǎng)絡(luò)路由器算法在WSN分布式采集中的優(yōu)化.pdf

1、獲取青藏鐵路沿線凍土區(qū)域路基的地溫，一直是相關(guān)工作人員的基礎(chǔ)工作，但長(zhǎng)期以來(lái)主要采用傳統(tǒng)的人工觀測(cè)方式，這種觀測(cè)方式容易受惡劣環(huán)境的影響，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性差，實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保證。
　　本文背景項(xiàng)目是青藏鐵路北麓河路塹段星云測(cè)控WSN分布式地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用基于WSN技術(shù)的節(jié)點(diǎn)將其分布在長(zhǎng)約2公里、寬約1公里且起伏不平無(wú)法通視的25個(gè)點(diǎn)位37個(gè)測(cè)孔的凍土進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用自組網(wǎng)技術(shù)和高精度多路數(shù)據(jù)采集技術(shù)，匯集到基于Android的分中

2、心（網(wǎng)關(guān)）。由于前期節(jié)點(diǎn)采用原ZigBee路由協(xié)議，其記憶的失效節(jié)點(diǎn)判決機(jī)制經(jīng)常將暫時(shí)無(wú)法連接的節(jié)點(diǎn)判決為永久失效節(jié)點(diǎn)而加以排除，而受行車(chē)遮擋和天氣等因素影響，節(jié)點(diǎn)暫時(shí)無(wú)法入網(wǎng)的情況無(wú)法避免，從而導(dǎo)致在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，能夠入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量越來(lái)越少。
　　本文根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況對(duì)發(fā)現(xiàn)的路由問(wèn)題給出了相應(yīng)的解決方案。首先介紹了WSN分布式采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架，并對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分及工作過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述。針對(duì)WSN采集系

3、統(tǒng)所采用的ZigBee協(xié)議只支持終端節(jié)點(diǎn)的休眠機(jī)制而路由節(jié)點(diǎn)需要始終保持在工作的模式，無(wú)法滿足系統(tǒng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的低功耗要求以及節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)率不高、路由信息不完善的現(xiàn)狀，本文重點(diǎn)研究了ZigBee路由算法、WSN網(wǎng)絡(luò)的休眠喚醒機(jī)制等，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種分層喚醒、逐層入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)喚醒和路由建立機(jī)制，采用定時(shí)芯片和定時(shí)器中斷的方法對(duì)鏈路節(jié)點(diǎn)的工作模式進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)了路由節(jié)點(diǎn)的休眠與定時(shí)喚醒的軟硬件設(shè)計(jì)，解決了路由節(jié)點(diǎn)不能休眠的問(wèn)題，降低了網(wǎng)絡(luò)的耗能。針對(duì)傳

4、感器節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)不全和路由維護(hù)的問(wèn)題，采用了基于關(guān)聯(lián)表的路由優(yōu)化方法，解決了路由不穩(wěn)定造成的數(shù)據(jù)采集不完整的問(wèn)題。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)情況不直觀的缺陷，采用了基于鄰居表的方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的路由信息和節(jié)點(diǎn)關(guān)系進(jìn)行獲取，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的管理和路由的分析更加方便。
　　本文圍繞著ZigBee協(xié)議的路由算法展開(kāi)了深入的理論研究并經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性降低了功耗，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)改進(jìn)后的路由算法在青藏鐵路北麓河路塹試驗(yàn)段的一年