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基于OpenWrt的无线传感器网络协议研究与实现

作　者: 侯国照
导　师: 温东新
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络 路由协议 OpenWrt 网络体系结构 HITSENET
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着微电子技术、传感器技术和嵌入式系统的发展和完善,微型化、低功耗传感器的成本大幅度下降,能力显著提升,从而促进了无线传感器网络的快速发展。无线传感器网络主要应用于军事战场、科学研究、商业应用、工业控制、环境保护等领域,具有多方面的应用价值和广泛的应用前景。移动感知网是部署在特定区域中的无线传感器网络,该网络利用无线路由器与特定区域内的多种异构网络互连,从而及时地与数据中心交互。因此,适用于特定区域的无线传感器网络路由协议以及能够支持该协议的无线路由器是移动感知网的核心技术。本课题来源于国家高新技术领域项目“移动计算系统接口与集成技术”,课题的目的是为无线路由器添加对移动感知网路由协议的支持。为此,在本课题中,首先研究了无线传感器网络路由协议;然后研究分析了嵌入式路由器操作系统OpenWrt的网络体系结构以及网络协议的实现方式;最后,以OpenWrt为平台,设计实现了适用于特定环境的无线传感器网络路由协议HITSENET,并对HITSENET路由模块进行了全面测试,测试结果说明HITSENET实现完全符合设计目标。本课题的工作成功地在无线路由器操作系统中添加了一个新的网络协议,增加了路由器的功能,为无线传感器网络提供了一个连接外界网络的接口,从而为无线传感器网络进一步的应用研究打下了坚实的基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 课题意义  10
  1.3 无线传感器网络概述  10-15
    1.3.1 无线传感器网络的体系结构  10-11
    1.3.2 无线传感器节点的硬件结构  11
    1.3.3 无线传感器网络的协议栈  11-13
    1.3.4 无线传感器网络的关键技术  13
    1.3.5 无线传感器网络的特点  13-14
    1.3.6 无线传感器网络的应用  14-15
  1.4 无线传感器网络路由协议的研究  15-19
    1.4.1 无线传感器网络路由协议的分类  15-16
    1.4.2 典型无线传感器路由协议的分析  16-19
  1.5 论文的研究内容和组织结构  19-21
第2章 OpenWrt 网络体系结构分析  21-32
  2.1 OpenWrt 简介  21-22
  2.2 TCP/IP 协议结构模型  22-23
  2.3 套接字缓存  23-24
  2.4 网络设备  24-26
  2.5 典型过程分析  26-27
  2.6 数据链路层  27-28
  2.7 第三层协议管理  28-29
  2.8 包过滤框架Netfilter  29-31
  2.9 本章小结  31-32
第3章 HITSENET 设计与实现  32-51
  3.1 HITSENET 协议  32-36
    3.1.1 路由发现  32-35
    3.1.2 路由维护  35-36
  3.2 基于OpenWrt 的HITSENET 的实现概述  36-38
    3.2.1 HITSENET 在网络协议栈中的位置  36-37
    3.2.2 HITSENET 在Linux 中的实现方式  37
    3.2.3 HITSENET 的开发环境  37-38
  3.3 基本数据结构  38-42
    3.3.1 核心数据结构  38-41
    3.3.2 辅助数据结构  41-42
  3.4 关键问题  42-43
    3.4.1 冲突避免  42-43
    3.4.2 路由表管理  43
  3.5 程序流程  43-50
    3.5.1 HITSENET 主模块  45-46
    3.5.2 RREQ 的发送及接收  46-48
    3.5.3 RREP 的发送及接收  48
    3.5.4 RERR 的发送及接收  48
    3.5.5 ACK 的发送及接收  48-49
    3.5.6 正常数据包的发送及接收  49-50
    3.5.7 路由表管理  50
  3.6 本章小结  50-51
第4章 HITSENET 协议测试  51-63
  4.1 路由协议的测试方法  51-52
  4.2 HITSENET 协议测试总体设计  52-55
    4.2.1 测试方法  52-53
    4.2.2 测试环境  53-54
    4.2.3 测试参数配置  54-55
  4.3 HITSENET 测试结果与分析  55-62
  4.4 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-70
致谢  70-71
个人简历  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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