無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)和路由節(jié)能問題的研究

【摘要】： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新興的下一代傳感器網(wǎng)絡(luò),通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)(sensor node)、匯聚節(jié)點(diǎn)(sink node)和管理節(jié)點(diǎn),可應(yīng)用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達(dá)的區(qū)域(如受到污染、環(huán)境不能被破壞或敵對區(qū)域)和一些臨時(shí)場合(如發(fā)生自然災(zāi)害時(shí),固定通信網(wǎng)絡(luò)被破壞)等,通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其目的是協(xié)作地感知,采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息,并發(fā)送給觀察者。它具有不需要固定網(wǎng)絡(luò)支持,具有快速展開,抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)。 目前,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究主要包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)硬件平臺,節(jié)點(diǎn)軟件體系結(jié)構(gòu),如鏈路層協(xié)議,路由層協(xié)議和管理軟件等。本文先詳細(xì)說明了依托國家發(fā)改委“IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”項(xiàng)目,自主設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基于CC2420的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)TaraxOS。由于節(jié)點(diǎn)能量的有限性,因此基于能量的路由協(xié)議研究也是一大研究熱點(diǎn)。接下來,本文在針對分簇組網(wǎng)路由協(xié)議,分析了簇建立過程和穩(wěn)定運(yùn)行階段的特點(diǎn),找出了一些存在的問題,并給出了相應(yīng)的解決方案,對于簇建立后穩(wěn)定運(yùn)行過程,論文提出了最優(yōu)簇首輪換周期;對簇頭相互轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的能耗不均勻問題,本文運(yùn)用NeLMUK-DP算法來尋找基于能耗均衡的最優(yōu)路由,最后依據(jù)NS-2仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于最優(yōu)簇頭輪換周期的OUR-LEACH協(xié)議和簇頭之間的能耗均勻路由。論文最后對目前研究的成果進(jìn)行了總結(jié),并指出了研究工作中的一些缺點(diǎn)和不足之處,以及進(jìn)一步改進(jìn)與后續(xù)工作的方向。 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) TaraxOS 分簇路由協(xié)議 最優(yōu)簇首輪換周期 能耗均勻
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念簡介10-11
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的興起歷史與特點(diǎn)11-12
• 1.3 無線傳感器的應(yīng)用與前景12-13
• 1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展13-14
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容與章節(jié)安排14-15
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)概述15-27
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)概述15-16
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議16-20
• 2.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述16-17
• 2.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類17-20
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗研究20-26
• 2.3.1 節(jié)點(diǎn)能量消耗源20-21
• 2.3.2 節(jié)點(diǎn)各層的能量優(yōu)化策略21-22
• 2.3.3 主要的節(jié)能策略舉例22-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)TARAXOS27-40
• 3.1 節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)TARAXOS 的設(shè)計(jì)27-33
• 3.1.1 TaraxOS 的任務(wù)調(diào)度28-30
• 3.1.2 TaraxOS 的內(nèi)存管理30-31
• 3.1.3 TaraxOS 的中斷管理31-33
• 3.2 系統(tǒng)工作流程33-36
• 3.2.1 系統(tǒng)的運(yùn)行流程33-34
• 3.2.2 節(jié)點(diǎn)自組織入網(wǎng)34
• 3.2.3 數(shù)據(jù)處理34-36
• 3.3 系統(tǒng)運(yùn)行性能和功耗分析36-39
• 3.3.1 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理37-38
• 3.3.2 節(jié)點(diǎn)功耗38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 分簇組網(wǎng)路由協(xié)議的改進(jìn)研究40-59
• 4.1 LEACH 協(xié)議改進(jìn)40-50
• 4.1.1 LEACH 協(xié)議算法描述40-42
• 4.1.2 LEACH 協(xié)議的探討改進(jìn)42-50
• 4.2 能量均衡消耗路由的研究50-58
• 4.2.1 背景介紹50
• 4.2.2 問題描述50-51
• 4.2.3 網(wǎng)絡(luò)模型概述51-52
• 4.2.4 理論研究分析52-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第五章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析59-69
• 5.1 仿真最優(yōu)簇首輪換周期59-63
• 5.1.1 仿真環(huán)境的建立59-60
• 5.1.2 結(jié)果分析60-63
• 5.2 驗(yàn)證能量均衡消耗路由63-68
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)場景建立63-64
• 5.2.2 結(jié)果分析64-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果74-75

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