一种无线传感器网络的研究与实现

无线传感器网络通常包含大量的自组织、多跳无线网络的分布式节点。由于其具有组网快捷、灵活，且不受有线网络约束的优点，因而可应用于紧急搜索、灾难救助、环境监测等领域，具有广泛的应用前景。无线传感器网络技术将是21世纪最有发展前景的技术之一。 本文首先研究了WSN的低功耗MAC层，用于解决节点的能量受限问题。举出了一些常见的MAC层协议，并对他们进行了分析。然后着重分析了S-MAC协议。S-MAC使用三个技术来减少能量消耗和支持自配置：①为减少监听空闲信道的能量消耗，节点周期性的睡眠；邻居节点形成虚拟簇来在睡眠调度上同步。②使用了CSMA-CA冲突避免机制。③对在数据移动过程中需要存储和传递处理的传感器网络数据，使用消息传递来减少竞争反应时间。把S-MAC协议在具体的硬件平台上实现，并作了一些测试。 本文还研究了WSN的一些常见路由协议和算法。对他们进行了对比和分析，总结出了一些他们的共有特点和区别。设计实现了一个路由协议——EmBee，这个协议比较适合数据采集。他使用了最小开销前行算法，并根据具体的应用对这个算法进行了修改，包括数据的上传方式、父节点的查找、命令的传递方法等。 最后举出了一个具体的应用实例，这是针对一个粮食仓库设计的一个温度采集系统。它使用到了EmBee路由协议和S-MAC协议。为了便于网络管理和网络算法的设计，作者还专门设计了一个基于IEEE802.15.4协议的网络抓包分析工具EmSniffer。