延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議及平臺設(shè)計.pdf

1、延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來新興的一種無線網(wǎng)絡(luò)形式，是移動傳感器網(wǎng)絡(luò)和延遲容忍網(wǎng)絡(luò)的相互融合的結(jié)果，具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸延遲、錯誤容忍的特點，可以被廣泛應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)、水下數(shù)據(jù)采集、鄉(xiāng)村網(wǎng)絡(luò)、戰(zhàn)場情報獲取、野生動物監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測等多種領(lǐng)域。延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠有效彌補互聯(lián)網(wǎng)無法實現(xiàn)全域覆蓋的不足，是未來物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)―無處不在網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。本文針對延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的核心技術(shù)----路由技術(shù)開展研究，在對已有延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)路由機

2、制深入研究的基礎(chǔ)上，圍繞路由機制設(shè)計、延遲容忍傳感器節(jié)點平臺實現(xiàn)以及基于平臺的系統(tǒng)構(gòu)建與測試開展了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸成功率低、延遲大的問題，提出了一種基于基站大功率信息廣播的消息副本刪除路由機制HB R?；舅枷胧窃谘舆t容忍網(wǎng)絡(luò)中使用兩個頻率f1和f2，傳感器節(jié)點根據(jù)基站在f1上的大功率廣播信息完成自身轉(zhuǎn)發(fā)概率的計算和冗余消息副本的清理，利用頻率f2進行通信，這不但提升了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的

3、存儲效率，而且降低了網(wǎng)絡(luò)通信開銷。為進一步降低數(shù)據(jù)傳輸延遲和提升傳輸成功率，HBR機制給出了節(jié)點傳輸概率的準確計算方法以及消息隊列管理機制，優(yōu)先傳輸轉(zhuǎn)發(fā)域M值小且生存時間短的消息。仿真實驗表明，與幾種經(jīng)典的延遲容忍路由機制相比，HBR在傳輸成功率、傳輸延遲方面有著一定的優(yōu)勢，且通信開銷也相對合理。⑵深入開展傳感器網(wǎng)絡(luò)典型實現(xiàn)技術(shù)ZigBee的研究，借助ZigBee技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)了具有低功耗、小體積的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺。采用TI公司的C

4、C2430芯片設(shè)計開發(fā)了傳感器節(jié)點，該節(jié)點能夠有效實現(xiàn)溫度等周圍環(huán)境信息的采集，并且采用軟硬件協(xié)同設(shè)計的方法，進一步降低了節(jié)點的功耗，使得該平臺能夠有效成為延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備。測試表明該平臺有著較好的通信性能和網(wǎng)絡(luò)性能。⑶深入分析了z-stack協(xié)議棧，以操作系統(tǒng)的基本原理和基本思路為基礎(chǔ)，在結(jié)合ZigBee基礎(chǔ)知識的前提下，通過分析OSAL主循環(huán)的C語言代碼，理清了 ZigBee的啟動過程與實現(xiàn)機制；結(jié)合數(shù)據(jù)采集實際背景設(shè)計