多收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)及其路由技術(shù)的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用一種全新的信息獲取和信息處理、傳輸技術(shù)，它通常由大量可自組織的分布式傳感節(jié)點組成，這些節(jié)點以多跳方式通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)快捷、靈活，且不受有線網(wǎng)絡(luò)約束的優(yōu)點，在軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，被稱為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。針對傳感器網(wǎng)絡(luò)無線通信能力有限這一特性，本文開發(fā)研制了多收發(fā)器傳感器，并研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議及路由協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)。 首先，介紹了多收發(fā)器多頻道無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(MR

2、MC-WSNs=Multiple RadioMultiple Channel Wireless Sensor Networks)的優(yōu)點以及其存在發(fā)展的趨勢，并開發(fā)研制了多收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件平臺。多收發(fā)器的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，既具有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點廉價、移動性和可擴展性能好、安放方便、開發(fā)周期短的特點，又具備了無線網(wǎng)格網(wǎng)多個無線模塊、多頻道無線連接的特點。多收發(fā)器無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠有效減少傳感器網(wǎng)絡(luò)中

3、沖突阻塞，增加網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)吞吐量，從而提高感知數(shù)據(jù)信息的實時性，減少數(shù)據(jù)丟失。 其次，本文對傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議進行研究，提出了三種MAC協(xié)議。 MR-MAC算法是一種能源有效的介質(zhì)訪問控制協(xié)議。該算法固定一個各節(jié)點獨享的通信頻率，和一個網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)一的廣播頻率，利用各個節(jié)點工作頻率的不同來減少發(fā)射沖突，增加傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實時性。MR-MAC采用了節(jié)點前導(dǎo)喚醒的方式，減少網(wǎng)絡(luò)中握手協(xié)議次數(shù)，從而降低能量消耗。 基于分

4、時調(diào)度的MAC算法采用有效的時間段分配，最大化網(wǎng)絡(luò)中同時工作、睡眠的節(jié)點個數(shù)。該算法中，節(jié)點在通信過程中不需要握手協(xié)議，因此減少了喚醒機制的能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)壽命。 基于跳頻方案的MAC算法基于多收發(fā)器多頻道無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多收發(fā)器多個頻道同時工作的機制，采用頻率隨機跳變的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信。該算法提高了網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性能，減少了網(wǎng)絡(luò)中相同頻率信號傳輸導(dǎo)致的無線沖突。并利用硬件自身的ACK來提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。最后，本文提出