本文關(guān)鍵詞：基于SEP6120的無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn) 低功耗 路由算法 CSMA/CA 擁塞控制

【摘要】：相比傳統(tǒng)的無線傳感器節(jié)點(diǎn),多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)能夠處理和發(fā)送更加復(fù)雜、數(shù)據(jù)量更大的多媒體信息,然而隨著節(jié)點(diǎn)的處理能力不斷增強(qiáng),功耗問題也越來越突出。因此設(shè)計(jì)一款低功耗、性能可靠的多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)具有重要意義。本文基于東南大學(xué)自主研發(fā)的SEP6120微處理器為核心的硬件平臺(tái),設(shè)計(jì)無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn),通過對(duì)無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析,指出協(xié)議棧是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的核心問題。在本文協(xié)議棧設(shè)計(jì)中,根據(jù)簇頭節(jié)點(diǎn)的負(fù)載量優(yōu)化CSMA/CA算法,使簇頭節(jié)點(diǎn)有更多的信道訪問機(jī)會(huì),然而較多的訪問機(jī)會(huì)也造成簇頭耗能較快,本文的簇頭選舉方法還增加了對(duì)節(jié)點(diǎn)剩余能量和地理位置的考量。在多跳傳輸設(shè)計(jì)中,給出了一種依據(jù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中層次的簡(jiǎn)易路由實(shí)現(xiàn)方法。最后給出相應(yīng)的擁塞控制方法解決擁塞問題。本文基于SEP6120給出了節(jié)點(diǎn)的軟硬件具體實(shí)現(xiàn),并進(jìn)行了10個(gè)節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時(shí)小于50ms,丟包率小于2%,節(jié)點(diǎn)工作電流小于35mA,且圖像傳輸前后的PSNR大于25dB,能夠保證較好的圖像質(zhì)量,達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。本文的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)進(jìn)一步開發(fā)更加完善的無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)具有借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn) 低功耗 路由算法 CSMA/CA 擁塞控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題背景與意義9
• 1.2 國內(nèi)外多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)10-12
• 1.3.1 研究內(nèi)容10-11
• 1.3.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)11-12
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)12-13
• 第二章 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)及節(jié)點(diǎn)概述13-25
• 2.1 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)概述13-18
• 2.1.1 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)13-15
• 2.1.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)15-17
• 2.1.3 節(jié)點(diǎn)構(gòu)成17-18
• 2.2 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧18-20
• 2.2.1 藍(lán)牙18
• 2.2.2 ZigBee18-19
• 2.2.3 Wi-Fi19-20
• 2.3 多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)20-23
• 2.3.1 微處理器SEP612020-21
• 2.3.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的要求21-22
• 2.3.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的核心問題22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)的協(xié)議棧設(shè)計(jì)25-43
• 3.1 協(xié)議�？傮w架構(gòu)25-26
• 3.2 MAC層分析26-33
• 3.2.1 時(shí)間同步算法26-29
• 3.2.1.1 時(shí)間同步算法分析與對(duì)比26-27
• 3.2.1.2 基于時(shí)鐘偏移校正的時(shí)間同步算法27-29
• 3.2.2 沖突避免機(jī)制CSMA/CA29-33
• 3.2.2.1 樹狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的非均衡傳輸特點(diǎn)29-30
• 3.2.2.2 優(yōu)化競(jìng)爭(zhēng)窗口的CSMA/CA30-33
• 3.3 網(wǎng)絡(luò)層分析33-39
• 3.3.1 幾種常見路由協(xié)議分析與對(duì)比33-35
• 3.3.1.1 泛洪33
• 3.3.1.2 低功耗自適應(yīng)集簇分層協(xié)議LEACH33-34
• 3.3.1.3 按需平面距離矢量路由協(xié)議ADOV34-35
• 3.3.2 基于LEACH協(xié)議的路由實(shí)現(xiàn)方法35-39
• 3.3.2.1 簇頭選舉35-37
• 3.3.2.2 路徑生成37-38
• 3.3.2.3 功耗分析38-39
• 3.4 擁塞控制39-40
• 3.4.1 擁塞產(chǎn)生的原因39
• 3.4.2 擁塞控制方法39-40
• 3.5 應(yīng)用層設(shè)計(jì)40-42
• 3.6 本章小節(jié)42-43
• 第四章 無線多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)的軟硬件實(shí)現(xiàn)43-65
• 4.1 總體設(shè)計(jì)方案43
• 4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43-46
• 4.2.1 電源模塊43-44
• 4.2.2 微處理器44
• 4.2.3 無線通信模塊44-45
• 4.2.4 PCB布線45-46
• 4.3 軟件實(shí)現(xiàn)46-53
• 4.3.1 Contiki簡(jiǎn)介46-47
• 4.3.2 軟件架構(gòu)47-48
• 4.3.3 軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)48-53
• 4.3.3.1 Protothreads48-49
• 4.3.3.2 進(jìn)程控制塊49-50
• 4.3.3.3 進(jìn)程調(diào)度50-53
• 4.3.3.4 定時(shí)器53
• 4.4 協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)53-63
• 4.4.1 MAC層實(shí)現(xiàn)53-58
• 4.4.1.1 MAC層幀結(jié)構(gòu)53-54
• 4.4.1.2 超幀結(jié)構(gòu)54-55
• 4.4.1.3 節(jié)點(diǎn)的連接與斷開55-56
• 4.4.1.4 數(shù)據(jù)包處理流程56-58
• 4.4.2 網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)58-62
• 4.4.2.1 網(wǎng)絡(luò)層幀結(jié)構(gòu)58-59
• 4.4.2.2 路由實(shí)現(xiàn)59-60
• 4.4.2.3 數(shù)據(jù)包處理流程60-62
• 4.4.3 應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第五章 節(jié)點(diǎn)調(diào)試與組網(wǎng)性能測(cè)試65-75
• 5.1 測(cè)試場(chǎng)景65-66
• 5.2 節(jié)點(diǎn)調(diào)試66
• 5.2.1 硬件調(diào)試66
• 5.2.2 軟件調(diào)試66
• 5.3 性能測(cè)試66-73
• 5.3.1 丟包率測(cè)試66-67
• 5.3.2 傳輸時(shí)延測(cè)試67-68
• 5.3.3 功耗測(cè)試68-69
• 5.3.4 組網(wǎng)測(cè)試69-71
• 5.3.5 視頻傳輸測(cè)試71-73
• 5.4 測(cè)試結(jié)果分析73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75
• 6.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 致謝79-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文81

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