基于TinyOS平台的Open-ZigBee协议栈实现及分析研究.pdf

南京邮电大学
硕士学位论文
基于TinyOS平台的Open-ZigBee协议栈实现及分析研究
姓名:蔡冰
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:叶玲
20090301
摘要随着无线传感器网络的迅速发展,其中的各项技术正被越来越多的学者所研究。在多个传感器网络关键技术中,网络协议技术由于高效组网的迫切需要逐渐成为研究的热点。而在众多无线传感器网络协议中,协议由于其低消耗、低能量、高容错性等优势使其成为在实际环境中使用最为频繁的网络协议。由于现行的研究开发环境大多是以各大厂商提供的非开源函数库为平台,研究者很难了解到协议细节以及其工作流程。但随着“.崩砟畹奶岢觯嚼丛多的研究者投入到“开放式无线传感器网络”这一课题之中。同时,伴随着传感器网络节点硬件结构的开放,开源传感器网络操作系统的逐渐成熟,使得网络协议,特别是本课题”基于平台的协议栈实现及分析研究’’变得更加具有现实意义。本文研究的目标定位于:利用本教研室已有的无线传感器网络硬件节点平台,在其上移植操作系统,参照协议标准的基础上,,在此过程中发现其仅仅实现了协议标准中的部分组网功能,对于其他如能量管理、网络优化等功能都没有实现。通过分析协议标准,,从而构建鑫榷ㄓ胖实腛协议栈。并利用改善后的协议栈设计了一簇树拓扑网络结构的应用程序实例,通过网络抓包分析该程序的运行结果,进一步验证了改善协议栈的功能特性。该开源的檎坏氖迪郑沟靡桓霭ㄓ布诘恪⒉僮飨低场⑼缧议在内的完整7⑵教ǔ晒菇ǎ佣兄诤笃诘奈尴叽ǜ衅魍缤绮阌胗用层开放性的进一步研究与实现。关键字:无线传感器网络,,.南京邮电大学硕士研究生学位论文
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研究生签名:羞山导师签名:∑乓二日期:—嶂南京邮电大学学位论文原创性声明南京邮电大学学位论文使用授权声明诠边翌翌:主:圣交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。片研究生签名:南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权南京邮电大学研究生部办理。日期:
第一章绪论引言无线传感器网络概述皐。恰庞烧闪课⑿臀尴叽ǜ衅髯槌的感知网。它粟用低功耗和自组织的无线通信技术,互聪大量低成本传感器,提供对现实物理陆绲募觳飧兄9δ懿⒖沙性厥柿康男畔⒋怼集成了传感、检测、近距离无线通信、网络化信息处理和低功耗设计等技术,具有广泛的潜在应用空间,曾被评为世纪影响人类生活的十大技术之薄已经越来越多地应用于军事和民用领域缯匠〖嗍印踩ê驮帜压芾淼,有关无线传感器网络的关键技术也逐渐成为等今研究热点。无线传感器网络是由大量微型传感器节点通过无线自组织方式而构成,如图示,圈中由虚线包围的封闭区域为观测区域,部署在该监测区域中的大量廉价微型传感器喽远懒⒌墓ぷ鳎峭ü尴咄ㄐ欧绞阶槌闪艘桓龆嗵自组织的嘲绍系统。在构建网络的同时,各传感器节点将所采集的信息汇聚至汇聚节点冻逃没Э梢酝ü没憔劢诘懔私獾剿嗖馇蚰诘图无线传感器网络工作示意图无线传感器网络:节点篠采集信息。:南京籮【;电大学顺十研宄生学位论文第章绪论
.尴叽ǜ衅魍缰饕<际跆氐传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统,它具备了数目庞大的无线传感器节点,节点分布密集;由于环境影响和能量耗尽,节点容易出现故障,而任意节点的故障都可能造成网络拓扑结构的变化。另外,传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限,传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用,其次才考虑节约能源;而传感器网络的首要设计目标是能源的高效使用,这是传感器网路和传统网络最重要的区别,也就要求了无线传感器具备下列特点:蠊婺M为了获取精确信息,在监测区域通常部署大量传感器节点,传感器节点数量可能达到成千上万,甚至更多。通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比;通过分布式处理大量采集的信息能够提高监测的精确度,降低对单个节点传感器的精度要求;宰橹在无线传感器网络应用中,通常情况下传感器节点被放置在没有基础设施的各个地方。传感器节