【摘 要】
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无线传感器网络综合了传感器技术、网络技术、无线通信技术和微机电系统技术,是当前国际上备受关注的、由多学科交叉的一个热点领域。由于传感器节点通常运行在工作人员无法
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无线传感器网络综合了传感器技术、网络技术、无线通信技术和微机电系统技术,是当前国际上备受关注的、由多学科交叉的一个热点领域。由于传感器节点通常运行在工作人员无法接近的恶劣环境中,能源不能更换,所以节点从软件到硬件的设计,从部署到运行都要把能量消耗作为重要的问题来考虑目前对无线传感器网络的节能研究大多是基于分层结构,这种分层结构下的节能研究大都是局部的优化,存在较大的局限性,难以达到更好的延长网络生存期的结果。因为能量贯穿于无线传感器网络协议栈的各层,是一个跨层的问题,所以在考虑无线传感器网络的能量优化时,必须对各层的能量消耗进行综合优化,从而达到网络节能最大化的目的。本文首先分析了无线传感器网络跨层设计的必要性、设计原则与方法,探讨了协议栈各层对跨层的需求并对具有代表性的节能无线传感器网络协议进行分析。其次针对分簇间的冲突问题,提出基于TDMA时隙优化的分簇跨层路由协议,通过优化簇头选择算法和建立优化的TDMA时隙分配表来构建该节能算法,并使用MATLAB能量建模仿真进行LEACH算法与跨层算法性能的对比,仿真表明跨层算法具有更好的能耗特性。然后针对以CYRF7936为射频模块,Atmega128L为MCU的无线传感器网络节能跨层协议测试验证平台进行软件方案设计,设计的主要内容有射频芯片CYRF7936的SPI驱动程序,射频芯片CYRF7936的应用程序,中断程序以及节能跨层协议程序。最后使用TOSSIM仿真工具对基于跨层协议运行的网络拓扑结构和路由建立进行了仿真。
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