面向智能大厦应用的无线传感器网络协议实现

摘要

随着传感器技术、嵌入式计算技术和通信技术的飞速发展，具有感知能力、计算能力利通信能力的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）开始在世界范围内出现。无线传感器网络是由众多传感器节点通过无线连接而构成的网络，通过节点的协同工作来采集和处理网络覆盖区域中的目标信息。无线传感器网络具有非常广泛的应用前景，是21世纪最重要的技术之一。 网络协议是无线传感器网络应用的基础技术，具有重要的研究意义。本文以智能大厦为背景，针对该应用场合中周期性采样模式、事件驱动模式和查询模式这三种数据模式的应用需求，在对现有无线传感器网络协议进行研究的基础上，设计并实现了一种基于分簇的复合数据模式的无线传感器网络协议（Mixed Data-pattern WSN Protocol，MDWP）。MDWP协议简化了选择簇头和维护簇的策略，采用非定长TDMA与CSMA相结合的信道接入方案，有效解决了智能大厦实际应用中数据可靠而及时传输到监控中心的问题，是一种符合智能大厦应用的无线传感器网络协议。 最终的测试结果表明，MDWP协议是可行的，在建立阶段拓扑结构的稳定性和就绪阶段数据模式的多样性两方面相比传统的分簇协议有了较大的改进，较好地满足了智能大厦应用的一般需求，并对进一步研究无线传感器网络协议具有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 论文的背景

1.2 国内外研究现状与研究热点

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 目前的研究热点

1.3 论文的研究目标与主要内容

1.4 论文的组织结构

第二章 无线传感器网络智能大厦应用概述

2.1 智能大厦的功能和特点

2.1.1 智能大厦的功能

2.1.2 智能大厦的特点

2.2 无线传感器网络的结构与特点

2.2.1 无线传感器网络的结构

2.2.2 无线传感器网络的特点

2.3 无线传感器网络在智能大厦的应用简介

2.3.1 无线传感器网络的应用领域

2.3.2 无线传感器网络在智能大厦的应用分析

2.3.3 网络协议在智能大厦应用的地位与需求

2.4 本章小结

第三章 无线传感器网络协议

3.1 物理层简介

3.2 数据链路层协议

3.2.1 基于预约的MAC协议

3.2.2 基于竞争的MAC协议

3.3 网络层协议

3.3.1 平面型路由协议

3.3.2 层次型路由协议

3.4 本章小结

第四章 智能大厦应用的MDWP协议设计与实现

4.1 MDWP协议的背景

4.2 MDWP协议的基本模型

4.2.1 信道模型

4.2.2 网络模型

4.3 MDwP协议的设计思想

4.3.1 建立阶段

4.3.2 就绪阶段

4.4 MDWP协议的具体实现

4.4.1 硬件平台与软件系统

4.4.2 协议消息的设计与实现

4.4.3 信道访问的设计与实现

4.4.4 节点流程的设计与实现

4.5 本章小结

第五章 协议测试与分析

5.1 测试方法与目标

5.2 测试的准备工作

5.2.1 网络设备部署准备

5.2.2 桌面监控平台准备

5.3 测试步骤及分析

5.3.1 汇聚节点启动网络

5.3.2 非汇聚节点加入网络

5.3.3 三种数据模式应用测试

5.3.4 测试结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间的成果和发表的论文