ieee802.15.4無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)研究及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1、分類號(hào)U D C密 級(jí) 公玨學(xué)校代碼 1 0 4 9 7武洚理歹大署學(xué)位論文題目 ! 曼曼堡壘Q 至：! 亙：壘玉線焦壁圓絡(luò)嬰冠拯墓查巫垣監(jiān)趔生的應(yīng)旦英文 R e s e a r c ho f I E E E 8 0 2 ．1 5 ．4W i r e l e s sS e n s o rN e t w o r k題目坌盟魚煎墨△P P ! Y i 墜星墮y i ! Q 幽星塾! 魚! 叢Q 墮i ! Q 煎塾g ——?研究生姓名 左壯指

2、導(dǎo)教師 姓名——型金n 職稱—』蛆數(shù)學(xué)位——j 童L單位名稱 值! 墾工猩堂瞳 郵編 4 3 0 0 7 0申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 亟± 學(xué)科專業(yè)名稱 逗售量信。曼丕統(tǒng)論文提交日期2 Q 13 生3 月 論文答辯日期2 Q ! 三生壘月學(xué)位授予單位武這理王太堂學(xué)位授予日期圣里墮生厶基答辯委員會(huì)主席 塞』基 評(píng)閱人 塞』基——昱友主2 0 1 3 年3 月武漢理工人學(xué)碩i I j 學(xué)位論文摘要I E E E8 0 2 ．1 5 ．4 協(xié)議

3、是I E E E 標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)針對(duì)低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)( L o w —R a t eW i r e l e s sP e r s o n a lA r e aN e t w o r k ，L R —W P A N ) 所制定的低速率傳輸、低能量消耗、低成本、低復(fù)雜度的通信標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議中規(guī)定了物理層和媒體訪問(wèn)控制層的協(xié)議規(guī)范，其旨在為個(gè)人、家庭或指定區(qū)域內(nèi)的不同設(shè)備間的低速互聯(lián)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。L R —W P A N 網(wǎng)絡(luò)作為一種成本低廉、結(jié)構(gòu)

4、簡(jiǎn)單的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，其使得在低吞吐量與低電能的應(yīng)用環(huán)境中使用無(wú)線傳輸成為可能。與無(wú)線局域網(wǎng)相比，L R ．W P A N 只需相當(dāng)少的基礎(chǔ)設(shè)施。在無(wú)線通信技術(shù)及傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展下，使得集傳感技術(shù)、通信技術(shù)和嵌入式計(jì)算技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為研究的熱點(diǎn)。由于其與L R 。W P A N 網(wǎng)絡(luò)有著較多相似之處，因此很多研究機(jī)構(gòu)將I E E E 8 0 2 ．1 5 ．4 協(xié)議作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)今無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍

5、事偵察、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、家庭安防等均有較為廣闊的應(yīng)用前景。本文首先研究了I E E E 8 0 2 ．15 ．4 協(xié)議，針對(duì)其協(xié)議棧架構(gòu)，物理層和M A C 層的相關(guān)功能與特性進(jìn)行了分析，并著重分析了M A C 層所用到的超幀結(jié)構(gòu)、C S M A ／C A 算法、G T S 機(jī)制等，在此基礎(chǔ)上利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件O P N E T 對(duì)I E E E8 0 2 ．1 5 ．4 協(xié)議進(jìn)行了建模仿真。通過(guò)對(duì)所建立的星型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點(diǎn)模型和進(jìn)程模型

6、的研究，對(duì)I E E E 8 0 2 ．15 ．4 協(xié)議的性能進(jìn)行了仿真評(píng)估。針對(duì)I E E E8 0 2 ．1 5 ．4 網(wǎng)絡(luò)中能耗和時(shí)延問(wèn)題，對(duì)信標(biāo)使能模式下星型網(wǎng)絡(luò)的占空比進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)影響占空比的關(guān)鍵參數(shù)：超幀指數(shù)( S O ) 和信標(biāo)幀指數(shù)( B O ) 進(jìn)行了相關(guān)的仿真分析，得出可均衡能耗與時(shí)延的參數(shù)配置的取值范圍，為合理的設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)提供了參考依據(jù)。在對(duì)I E E E 8 0 2 ．1 5 ．4 協(xié)議進(jìn)行了仿

7、真分析后，本文以基于射頻芯片A T 8 6 R F 2 3 0的I R I S 節(jié)點(diǎn)為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于T i n y O S 嵌入式操作系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。文中首先對(duì)T i n y O S 的組件模型、通信模型、調(diào)度機(jī)制等進(jìn)行了分析，根據(jù)傳感器S H T 7 l 的特性和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳組網(wǎng)的原理，利用支持組件化編程的n e s C 語(yǔ)言進(jìn)行了環(huán)境參數(shù)采集程序的設(shè)計(jì)和組網(wǎng)程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了溫濕度的采集功能和多跳組網(wǎng)功能。通過(guò)