WSN先应式路由协议及其实验平台的设计与实现

论文摘要

传感器网络作为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首,具有巨大的应用价值。传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,它综合了传感器技术、微机电系统和网络技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理,将信息传送到用户端。在军事、环境、医学、空间探索以及工业、民用和家庭网络等领域具有广泛的应用前景。科学家预言传感器网络将成为新世纪人们生活的重要组成部分。传感器网络主要使用无线电技术进行通信,与传统的无线网络不同,因为它们通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中,电池无法进行充电,设计有效的协议及算法延长网络的生存周期成为无线传感器网络的核心问题。因此此目前的无线网络、自组织网络（Ad-hoc）以及蓝牙网络的协议理论不适合于传感器网络,针对传感器网络应用模型、协议及算法的研究成为当今研究的热点问题。本文介绍了无线传感器网络的研究背景、应用价值及国内外研究现状,分析了无线传感器网络的特点,路由协议的研究现状,以及无线传感器网络中具有代表性的路由协议。然后在此基础上设计和实现了整个无线传感器网络系统。具体工作包括:（1）.在深入研究了无线传感器网络的节点组成后,设计并实现了基于CC1010的传感器网络硬件节点。（2）.通过对无线传感器网络路由协议的研究,设计了一种简单有效的无线传感器网络先应式路由协议。（3）.在搭建好的无线传感器网络实验平台上实现上述路由协议,做了大量测试,验证路由协议以及整个无线传感器网络系统功能的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 无线传感器网络
• 1.1.1 无线传感器网络基本特点
• 1.1.2 无线传感器网络体系结构
• 1.1.3 无线传感器网络节点组成
• 1.2 无线传感器网络研究现状
• 1.3 无线传感器网络的应用领域
• 1.4 无线传感器网络关键技术
• 1.4.1 通信协议
• 1.4.2 数据融合
• 1.4.3 嵌入式操作系统
• 1.5 本文的内容安排
• 第二章 无线传感器网络路由协议分析
• 2.1 无线传感器网络路由协议概述
• 2.1.1 无线传感器网络路由协议特点
• 2.1.2 无线传感器网络路由协议设计要求
• 2.1.3 无线传感器网络路由协议分类
• 2.2 无线传感器网络路由协议分析
• 2.2.1 洪泛式路由协议
• 2.2.2 层次化的路由协议
• 2.2.3 以数据为中心的路由协议
• 2.2.4 先应式路由协议
• 2.3 小结
• 第三章 无线传感器网络路由协议的设计与实现
• 3.1 涟漪路由协议简介
• 3.1.1 涟漪路由协议的特点
• 3.1.2 涟漪路由协议的主要限制
• 3.1.3 涟漪路由协议原理
• 3.2 涟漪路由协议算法描述
• 3.2.1 数据结构设计
• 3.2.2 协议算法描述
• 3.3 涟漪路由协议的实现
• 3.3.1 涟漪路由协议的操作流程
• 3.3.2 协议栈的体系结构
• 3.3.3 协议栈的数据结构
• 第四章 无线传感器网络实验平台硬件设计与实现
• 4.1 无线传感器网络节点数据处理单元电路设计
• 4.1.1 处理器的选择及其电路设计
• 4.1.2 CC1010 的射频电路设计
• 4.1.3 串口和电源模块电路设计
• 4.1.4 CC1010 的调试下载模块电路设计
• 4.2 无线传感器网络节点数据采集单元的设计
• 4.3 节点电路设计
• 4.4 小结
• 第五章 WSN 的功能测试
• 5.1 测试环境与工具
• 5.2 节点性能测试
• 5.3 组网测试
• 5.3.1 删除过期邻居表实验
• 5.3.2 防止路由环路实验
• 5.3.3 多点组网实验
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果