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接入TD-SCDMA网络的无线传感器网络网关技术研究

作　者: 施毅
导　师: 王海艳；王汝传
学　校: 南京邮电大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: TD-SCDMA 无线传感器网络网关 TCP NS2
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

根据无线传感器网络的发展趋势,结合3G移动通信网络以及嵌入式系统技术,针对目前无线传感器网络网关数据传输的低速率和低可靠性,提出了一种基于嵌入式系统的接入TD-SCDMA网络的无线传感器网络网关设计与实际组网方案,实现了无线传感器网络数据的远程高速传输。并在此基础上分析了网关数据传输的TCP算法并加以改进,使得其更适用于本网关系统的数据传输。本网关由底板,核心板以及通信模块组成,核心板集成了基于ARM920T核心的Atmel AT91RM9200处理器,64M SDRAM以及16M的FLASH.外围电路主要包括USB设备和主控制器接口、USB通信接口、4通道的USART接口、SPI接口等。无线传感器网络通信模块采用的是CC2420芯片,其价格低,功耗小,与网关的接口容易；TD-SCDMA网络通信模块采用的是最新的LC6311+模块,支持HSUPA技术,上行速率最高可达2Mbps,非常符合网关对上行速率的高要求。网关通过linux嵌入式操作系统协调各硬件模块并作为应用软件的开发平台。网关实现了对无线传感器网络中汇聚节点数据的实时采集、处理、存储,利用TD-SCDMA网络实现网关与远程控制中心的数据交换。同时还支持将数据封装在短消息中,向特定的移动终端发送。本文在网关软硬件设计的基础上,对网关实际应用的组网方式及其关键技术,以及网关远程数据传输的算法进行了研究与改进,使得本网关的实用性进一步完善。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章引言  9-11
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 课题来源及本人所做工作  10
  1.3 论文结构  10-11
第二章 TD-SCDMA网络概述  11-20
  2.1 移动通信技术的发展  11-14
    2.1.1 第一代移动通信系统  11-12
    2.1.2 第二代移动通信系统  12-13
    2.1.3 第三代移动通信系统  13-14
  2.2 TD-SCDMA标准的演进  14-16
    2.2.1 TD-SCDMA概述  14-15
    2.2.2 TD-SCDMA标准的现状与后续发展  15-16
  2.3 TD-SCDMA系统核心网分组域  16-19
    2.3.1 GGSN的设备功能  17-18
    2.3.2 TD-SCDMA分组域编号  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章无线传感器网络TD-SCDMA网关设计  20-44
  3.1 TD-SCDMA网关在网络中的总体布局  20-21
  3.2 无线传感器网络TD网关主体硬件设计  21-25
    3.2.1 整体硬件设计  21-23
    3.2.2 串口电路设计  23-24
    3.2.3 USB接口设计  24
    3.2.4 用户按键电路设计  24-25
  3.3 Zigbee模块  25-37
    3.3.1 CC2420介绍及工作流程  25-26
    3.3.2 在ARM9(S3C2440)上实现ZigBee协议  26-27
    3.3.3 接口电路以及CC2420工作方式  27-31
    3.3.4 SPI驱动程序设计  31-37
  3.4 TD-SCDMA模块设计  37-43
    3.4.1 TD-SCDMA模块电路设计  37-42
    3.4.2 linux下USB多端口设备配置  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 TD-SCDMA网关组网设计与性能测试  44-56
  4.1 TD-SCDMA模块的通信流程  44-45
  4.2 基于TCP的网关TD-SCDMA数据传输流程  45-46
  4.3 TD-SCDMA数据传输的组网结构  46-48
  4.4 网络接入方案  48-50
  4.5 组网的关键技术  50-52
    4.5.1 动态域名  51
    4.5.2 端口映射  51-52
  4.6 系统验证  52-55
    4.6.1 测试标准  52-53
    4.6.2 测试实现  53-54
    4.6.3 测试结果与分析  54-55
  4.7 本章小结  55-56
第五章网关远程传输性能的改善及仿真  56-69
  5.1 TCP拥塞控制技术  56-58
  5.2 异构网络传输控制技术  58-60
    5.2.1 TCP NewReno  58-59
    5.2.2 TCP Vegas  59
    5.2.3 TCP Westwood  59-60
    5.2.4 TCP Highspeed  60
  5.3 典型算法的仿真与比较  60-63
    5.3.1 仿真环境建立  61-62
    5.3.2 仿真结果与分析  62-63
  5.4 TCP-Vegas算法的改进  63-68
    5.4.1 TCP-Vegas算法的不足  63
    5.4.2 改进的TCP-Vegas算法  63-65
    5.4.3 改进的TCP-Vegas算法仿真与分析  65-68
  5.5 本章小结  68-69
第六章总结与展望  69-71
  6.1 总结  69
  6.2 展望  69-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间的学术论文  72-73
攻读硕士学位期间参加的科研项目  73
攻读硕士学位期间获得的专利申请  73-74
缩略词  74-75
图表清单  75-77
参考文献  77-79

接入TD-SCDMA网络的无线传感器网络网关技术研究

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