無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及操作系統(tǒng)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的智能信息系統(tǒng)，綜合了微機(jī)電系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，這些信息通過(guò)無(wú)線方式被發(fā)送出去，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算機(jī)世界以及人類(lèi)社會(huì)三元世界的連通。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有廣闊的應(yīng)用前景，在軍事國(guó)防、工農(nóng)業(yè)、城市管理

2、、生物醫(yī)療、搶險(xiǎn)救災(zāi)、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等許多重要領(lǐng)域都有潛在的實(shí)用價(jià)值，已經(jīng)引起了許多國(guó)家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，被認(rèn)為是21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。 本文主要是基于TinyOS操作系統(tǒng)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行研究，并提出了TinyOS調(diào)度策略的改進(jìn)方案。本文首先從單節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)參考體系結(jié)構(gòu)，研究物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層功能及其協(xié)

3、議，并分析比較了幾種專(zhuān)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。 TinyOS作為一種典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)被廣泛使用，但它現(xiàn)有的調(diào)度策略采用非剝奪的先來(lái)先服務(wù)（first-come-first-served， FCFS）調(diào)度策略，不能夠保證系統(tǒng)的響應(yīng)性能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生過(guò)載時(shí)，緊急任務(wù)不能及時(shí)可靠的執(zhí)行，導(dǎo)致如節(jié)點(diǎn)通信性能下降等情況的發(fā)生。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)的特殊性，結(jié)合嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度理論基礎(chǔ)，在TinyOS中采用搶占閥