无线传感器网络节点设计及路由策略研究

【摘要】： 无线传感器网络是一种以通信为中心的,无基础设施的无线网络。通过使用无线传感器网络人们可以实现信息的快速、大范围、自动化的采集和传输。它可以广泛的应用于国防军事、环境监测、物流领域、高效农业、智能交通、医疗保健、制造业等领域。本文的第一部分围绕着无线传感器网络介绍了几种无线路由协议,重点介绍了AODV、DSDV和LEACH的路由协议及其工作原理。利用NS2仿真平台分别对AODV、DSDV、LEACH、LEACH-C(LEACH的改进算法)以及MTE这五种路由协议进行了仿真,利用脚本语言编写程序对路由协议的仿真数据进行分析;最后,在分析研究仿真数据的基础上,讨论、比较它们的网络性能。 本文的第二部分在详细分析无线传感器网络的体系结构、设计要求及实际应用背景的基础上,提出了基于低功耗MSP430单片机和CC2500射频芯片的无线传感器网络节点的硬件设计方案,实现传感器数据的传输,并对其中各个组件进行了描述和设计。单片机和射频芯片之间使用串行外设接口(SPI)进行通信,单片机工作在主模式,CC2500工作在从模式。在本系统中,除了单片机和射频芯片外,还设计有丰富的外围器件来扩展系统功能。此外,在硬件平台实现的基础上,还实现了系统软件的设计。 传感器节点的应用环境和传感器网络的工作特点决定了网络节点必须十分注重低功耗设计。因此,本文还探讨了如何从软件和硬件两方面实现低功耗的问题,提出了降低功耗的方法。 最后,本文研究的系统能够为无线传感器网络节点的实现提供一个完整的设计方案,并在实践中证明,可以良好运行。该无线传感器网络节点的设计与实现为后续研究奠定了基础,同时也为无线传感器网络节点和其他嵌入式无线通信设备的开发提供了参考。