無線傳感器網(wǎng)絡中MAC互操作協(xié)議及網(wǎng)關(guān)云服務器模塊設計.pdf

1、低功耗的無線微傳感器、無線模擬數(shù)字電子技術(shù)、射頻技術(shù)的發(fā)展使得各種無線傳感器網(wǎng)絡應用越來越廣泛。然而在實際的應用中，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點一般部署在偏遠的、人類難以抵達的或者危險的區(qū)域，并且節(jié)點一般由蓄電池提供能源。所以對低功耗和長距離傳輸?shù)臒o線傳感器網(wǎng)絡的需求越來越迫切，大多無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)在低功耗和長距離之間沒有做到有效折中，一些傳感器網(wǎng)絡節(jié)點在低功耗方面能到達良好的水平，但是傳輸距離不甚理想，而另一些傳感器網(wǎng)絡節(jié)點能達到良好的傳輸距

2、離，但是在性能和功耗上消耗過多。所以設計出在較低功耗條件下盡量增加傳輸距離的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)技術(shù)對實際應用具有重要意義。
　　論文結(jié)合低功耗長距離無線傳感器網(wǎng)絡實際應用項目，為了在較低功耗條件下實現(xiàn)傳輸距離的最大增長，完成低功耗長距離無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計，論文對系統(tǒng)的總體模型進行分析，系統(tǒng)模型包括三個部分:第一部分節(jié)點部分，包括Client硬件模塊和終端APP(Application);第二部分網(wǎng)關(guān)模塊，包括ARM板，Ser

3、ver硬件模塊和終端APP;第三部分云服務器模塊，包括云服務器內(nèi)部進程模塊和終端APP。
　　針對系統(tǒng)在較低功耗條件下較長傳輸距離的實現(xiàn)，論文分析了ZigBee協(xié)議棧，在此基礎上設計適合于系統(tǒng)的協(xié)議棧架構(gòu)。協(xié)議架構(gòu)主要包括物理層、MAC(Medium Access Control，MAC)層、網(wǎng)絡、應用層等，而系統(tǒng)的底層軟件運行于這個軟件架構(gòu)平臺上。同時論文設計適合該系統(tǒng)的基于TDMA(Time DivisionMultiple

4、Access)的MAC層協(xié)議，其運用自定義的狀態(tài)機轉(zhuǎn)換實現(xiàn)。MAC協(xié)議中是通過咬尾卷積碼的編解碼實現(xiàn)對數(shù)據(jù)幀的編解碼，以及采用多速率實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)，即數(shù)據(jù)比特中的同步字采用一種發(fā)送或接收速率，數(shù)據(jù)比特中的有效信息部分采用另一種速率進行發(fā)送和接收，以此來提高系統(tǒng)的性能和傳輸距離。
　　同時，為滿足系統(tǒng)的實際應用，我們增加了手機APP、網(wǎng)關(guān)及云服務器模塊的設計。進行了APP與所連模塊之間的互操作協(xié)議、網(wǎng)關(guān)與云服務器內(nèi)部接口模塊及功