基于TCP/IP的嵌入式频谱传感器网络设计与实现

摘要

电磁频谱监测是保障频谱资源得到充分和有序使用的关键技术手段,现有监测设备和监测手段已无法满足日益提升的任务需求。一个可行的手段就是无线传感器网络,它是由无线自组织网络技术发展出来的一种新型信息分布式系统。无线传感器网络的架设有着低功耗、低成本、分布式和自组织的特点,网络内数据传输对安全性以及传输速率有一定要求。频谱规划者若能在第一时间得知频谱变化情况以及需求变化趋势,那么势必能对能够对频谱资源进行更有效的管理,因此,如何实现网络快速自组以及如何保证数据高速有效地传输,是传感器网络的一个重要研究方向。
　　本论文主要研究了基于TCP/IP的嵌入式频谱传感器网络架构的设计与实际搭建。第一部分讨论了无线频谱监测网络所搭建时使用的嵌入式ARM硬件平台与的Linux操作系统平台,第二部分对协议栈中物理层和链路层的基本协议做了分别讨论;之后进行了对物理层传输速率部分使用有线、WIFI、WCDMA、TD-SCDMA四种传输介质进行测试,得出测试结果并对结果进行了讨论,分析了可能会对传输性能造成影响的因素;最后,本文依据网络适应邀请和最低传输速率,最终采用了两层网络模型:第一层网络采用有线、WCDMA、TD-SCDMA,第二层网络采用WIFI/有线方式,融合了两种异构网络,使得感知节点、网关节点、管理中心三者之间能够顺利进行数据传输;除此之外,本文对于种类繁多的任务种类自主设计了位于应用层的两层协议:传输协议和数据协议,重点分析了两级网络自组网的流程以及各个网络应用层模块的工作原理和实现方法。经过实际系统中测试,本论文所谈论设计的应用层协议与网络模型能够进行大规模自组网,传输速率也能够满足频谱监测网络大数据量要求。

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第一章 绪论

1.1 无线传感器网络

1.2 嵌入式软件操作系统简介

1.3 TCP/IP协议特点

1.4 论文研究内容与结构

第二章 频谱监测网络软硬件平台

2.1 系统硬件平台

2.2 Linux嵌入式操作系统

2.3 本章小结

第三章 TCP/IP协议原理与应用研究

3.1 TCP/IP的应用背景

3.2 IP协议

3.3 传输层协议

3.4协议应用分析

3.5 基于TCP/IP的典型应用与性能分析

3.6 本章小结

第四章 频谱监测网络架构与协议设计

4.1 频谱监测网络架构

4.2 频谱监测网络协议

4.3 协议具体实现及分析

4.4 本章小结

第五章 基于嵌入式的频谱监测网络实现

5.1系统软件结构简介

5.2 网络收发模块功能及实现

5.3 路由模块功能及实现

5.4 网络管理模块功能及实现

5.5本章小结

总结与展望

致谢

参考文献