無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能及功率控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network，WSN)以其十分重要的科研價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，引起了國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和政府組織的廣泛關(guān)注，被列為21世紀(jì)最有影響的技術(shù)之一。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測等傳感器網(wǎng)絡(luò)的諸多應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)部署規(guī)模大，電池供電能量受限且環(huán)境約束等眾多因素導(dǎo)致更換電池非常困難，因此，節(jié)能是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。此外，節(jié)點(diǎn)密集部署造成數(shù)據(jù)包碰撞的概率增大，誤碼率增加，節(jié)點(diǎn)間通信效率降

2、低，影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和連通性，因此設(shè)計(jì)高效優(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制機(jī)制對(duì)保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋、降低節(jié)點(diǎn)功耗、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能具有重要意義。 本論文依托于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“可信傳感器網(wǎng)絡(luò)路由交換理論與關(guān)鍵技術(shù)”，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能與功率控制方案，有效地延長了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，提高了網(wǎng)絡(luò)整體性能。 本文首先論述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能和功率控制技術(shù)的研究背景以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后在遵循節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧的基礎(chǔ)上，考慮

3、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)并結(jié)合實(shí)際硬件開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與功率控制方案。節(jié)能部分是在研究節(jié)能方法以及分析傳感器節(jié)點(diǎn)各模塊的能耗基礎(chǔ)上，精簡器件，運(yùn)用MCU(Micro Controller Unit)的分頻及休眠來實(shí)現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)較長時(shí)間休眠，并通過一種網(wǎng)絡(luò)同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的同步休眠，延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。功率控制部分是在深入分析Ad Hoe網(wǎng)絡(luò)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制機(jī)制的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種借助路由協(xié)議的MAC(Media Acc