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无线传感器网络相关技术研究

作　者: 徐秀成
导　师: 胡世平
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络路由协议拓扑结构嵌入式网关 Ethernut Nut/OS Nut/Net CGI OPNET
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 6次
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内容摘要

随着微机电技术(MESMS)、嵌入式技术、网络和无线通信技术的飞速发展,无线传感器网络成为了各个领域研究的热点。无线传感器网络是由大量具有感知能力、计算能力和通信能力的嵌入式节点通过无线自组织方式连接而成的网络系统,它的广泛应用,推动了物理世界与信息世界的有机融合,使人们可以更快捷、更准确地洞察微观和宏观环境的变化,从而方便了改造和控制环境的能力。在本课题中,我们提出一种实现无线传感器网络和互联网联网的解决方案。基于以太网接入互联网的嵌入式解决方案——Ethernut,以及无线传感器网络节点和操作系统技术,设计了一个嵌入式无线传感器网络网关。通过设计各接口和电源接入电路,网关先是利用POE技术从以太网基础设备获得电能,然后该网关通过串口连接两个Sink节点,并通过窃电技术为Sink节点持续供电。软件上,基于Nut/OS嵌入式操作系统和Nut/net协议栈、结合利用无线传感器网络节点操作系统自带的通讯模块,设计了网关部分的几个功能模块,设计了一个嵌入式的带有双Sink的无线传感器网络网关。基于这种通过嵌入式网关实现无线传感器网络和Internet互联的结构,设计了按距离分层具有双Sink节点的拓扑结构,并基于此结构,提出了一种对无线网络中节点定位的方法。基于这种拓扑结构和直线路由的思路,设计了一种能量最优路由协议,最后用OPNET对路由协议的性能通过模拟仿真进行了考察。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-17
  §1.1 课题研究背景  12-13
  §1.2 应用背景  13-14
  §1.3 研究现状  14-15
  §1.4 课题研究目标  15
  §1.5 论文结构  15-17
第二章相关技术研究  17-24
  §2.1 传感器网络的通信机制——主动消息  17
  §2.2 TinyOS平台的TOSBase组件  17-18
  §2.3 传感器数据存储和数据管理  18-19
  §2.4 嵌入式数据库  19-20
  §2.5 Nut/OS系统和Nut/Net协议栈  20-21
    §2.5.1 Nut/OS系统  20-21
    §2.5.2 Nut/Net协议栈  21
  §2.6 访问无线传感器网络的方式  21-24
    §2.6.1 TinyDB  22
    §2.6.2 Cougar  22
    §2.6.3 接入Internet  22-24
第三章嵌入式网关设计  24-43
  §3.1 硬件组成  24-29
  §3.2 软件设计  29-38
    §3.2.1 Nut/OS和Nut/net上的Web服务器设计  33-35
    §3.2.2 CGI程序  35-37
    §3.2.3 Sqlite数据库操作  37-38
  §3.3 在windows上配置和编译  38-43
    §3.3.1 配置Nut/OS  38-41
    §3.3.2 编译Nut/OS库函数  41
    §3.3.3 编译工程  41-43
第四章无线传感器网络拓扑结构设计  43-48
  §4.1 基于簇树的拓扑结构  43-45
  §4.2 功率控制  45
  §4.3 双Sink拓扑结构的定位  45-48
第五章能耗最低路由协议设计  48-63
  §5.1 无线传感器网络路由协议的分析和比较  48-54
  §5.2 基于簇树结构的能量路由设计(CTEOR)  54-56
  §5.3 仿真  56-63
    §5.3.1 OPNET介绍  56-57
    §5.3.2 进程模型  57-59
    §5.3.3 节点模型  59-60
    §5.3.4 仿真结果  60-63
第六章结束语  63-64
  §6.1 全文工作总结  63
  §6.2 工作展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
攻读硕士期间发表的学术论文  68-69
附图A TTL/RS-232/RS-485转换  69-70
附图B POE12vBUCK转换  70

无线传感器网络相关技术研究

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