低功耗自組網(wǎng)抄表協(xié)議棧的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、傳統(tǒng)的抄表方式為人工入戶抄表，這種抄表方式存在眾多弊端，如工作強度大、效率低，管理費用高，存在讀數(shù)誤差等。為了解決以上問題，一些新的抄表方式應(yīng)運而生。無線抄表方式高效簡捷、實用性強，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用無線的方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信成為一種用戶可以接受的主要通信方式。
　　本論文旨在從無線抄表系統(tǒng)的實際應(yīng)用出發(fā)，以大規(guī)模組網(wǎng)為核心問題，設(shè)計并實現(xiàn)一款低功耗自組網(wǎng)抄表協(xié)議棧。設(shè)計完成的協(xié)議棧包括物理層、多媒體訪問控制層(Med

2、ium Access Control，MAC)、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層，并且運行在BOS操作系統(tǒng)上。其中，MAC層和網(wǎng)絡(luò)層為協(xié)議棧的設(shè)計重點。MAC層的設(shè)計包括安全可靠性設(shè)計，沖突避免機制設(shè)計以及睡眠喚醒機制設(shè)計，提出了基于多信道預(yù)約的載波偵聽多路訪問機制(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection-Multi-Channel Reservation，CSMA/CA-MCR)機

3、制以及改進(jìn)的異步喚醒機制，有效的避免了網(wǎng)絡(luò)中的沖突問題并且降低了持續(xù)偵聽帶來的能量消耗。網(wǎng)絡(luò)層側(cè)重于組網(wǎng)以及路由的設(shè)計，提出全網(wǎng)地址的概念，有效的減少了硬件開銷以及路由查詢帶來的能量消耗。
　　本論文給出了協(xié)議棧的具體實現(xiàn)，并進(jìn)行了100節(jié)點規(guī)模的組網(wǎng)性能測試、功耗測試以及應(yīng)用功能測試。實驗結(jié)果表明，本論文所設(shè)計的低功耗自組網(wǎng)抄表協(xié)議棧能夠滿足抄表的基本要求，具有準(zhǔn)確性與及時性，并且對進(jìn)一步開發(fā)更加完善的智能抄表系統(tǒng)具有借鑒意義。