延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議及平臺(tái)設(shè)計(jì).pdf

1、延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來新興的一種無線網(wǎng)絡(luò)形式，是移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)和延遲容忍網(wǎng)絡(luò)的相互融合的結(jié)果，具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸延遲、錯(cuò)誤容忍的特點(diǎn)，可以被廣泛應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)、水下數(shù)據(jù)采集、鄉(xiāng)村網(wǎng)絡(luò)、戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)獲取、野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等多種領(lǐng)域。延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠有效彌補(bǔ)互聯(lián)網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)全域覆蓋的不足，是未來物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)―無處不在網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。本文針對(duì)延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的核心技術(shù)----路由技術(shù)開展研究，在對(duì)已有延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)

2、制深入研究的基礎(chǔ)上，圍繞路由機(jī)制設(shè)計(jì)、延遲容忍傳感器節(jié)點(diǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)以及基于平臺(tái)的系統(tǒng)構(gòu)建與測(cè)試開展了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸成功率低、延遲大的問題，提出了一種基于基站大功率信息廣播的消息副本刪除路由機(jī)制HB R。基本思想是在延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中使用兩個(gè)頻率f1和f2，傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)基站在f1上的大功率廣播信息完成自身轉(zhuǎn)發(fā)概率的計(jì)算和冗余消息副本的清理，利用頻率f2進(jìn)行通信，這不但提升了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的

3、存儲(chǔ)效率，而且降低了網(wǎng)絡(luò)通信開銷。為進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)傳輸延遲和提升傳輸成功率，HBR機(jī)制給出了節(jié)點(diǎn)傳輸概率的準(zhǔn)確計(jì)算方法以及消息隊(duì)列管理機(jī)制，優(yōu)先傳輸轉(zhuǎn)發(fā)域M值小且生存時(shí)間短的消息。仿真實(shí)驗(yàn)表明，與幾種經(jīng)典的延遲容忍路由機(jī)制相比，HBR在傳輸成功率、傳輸延遲方面有著一定的優(yōu)勢(shì)，且通信開銷也相對(duì)合理。⑵深入開展傳感器網(wǎng)絡(luò)典型實(shí)現(xiàn)技術(shù)ZigBee的研究，借助ZigBee技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了具有低功耗、小體積的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)。采用TI公司的C

4、C2430芯片設(shè)計(jì)開發(fā)了傳感器節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)能夠有效實(shí)現(xiàn)溫度等周圍環(huán)境信息的采集，并且采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)一步降低了節(jié)點(diǎn)的功耗，使得該平臺(tái)能夠有效成為延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備。測(cè)試表明該平臺(tái)有著較好的通信性能和網(wǎng)絡(luò)性能。⑶深入分析了z-stack協(xié)議棧，以操作系統(tǒng)的基本原理和基本思路為基礎(chǔ)，在結(jié)合ZigBee基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，通過分析OSAL主循環(huán)的C語言代碼，理清了 ZigBee的啟動(dòng)過程與實(shí)現(xiàn)機(jī)制；結(jié)合數(shù)據(jù)采集實(shí)際背景設(shè)計(jì)