本文關(guān)鍵詞：Mesh網(wǎng)絡(luò)路由器算法在WSN分布式采集中的優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) Mesh拓撲 ZigBee 路由協(xié)議

【摘要】：獲取青藏鐵路沿線凍土區(qū)域路基的地溫,一直是相關(guān)工作人員的基礎(chǔ)工作,但長期以來主要采用傳統(tǒng)的人工觀測方式,這種觀測方式容易受惡劣環(huán)境的影響,數(shù)據(jù)的準確性差,實時性無法得到保證。本文背景項目是青藏鐵路北麓河路塹段星云測控WSN分布式地溫監(jiān)測系統(tǒng),系統(tǒng)采用基于WSN技術(shù)的節(jié)點將其分布在長約2公里、寬約1公里且起伏不平無法通視的25個點位37個測孔的凍土進行監(jiān)測,利用自組網(wǎng)技術(shù)和高精度多路數(shù)據(jù)采集技術(shù),匯集到基于Android的分中心(網(wǎng)關(guān))。由于前期節(jié)點采用原ZigBee路由協(xié)議,其記憶的失效節(jié)點判決機制經(jīng)常將暫時無法連接的節(jié)點判決為永久失效節(jié)點而加以排除,而受行車遮擋和天氣等因素影響,節(jié)點暫時無法入網(wǎng)的情況無法避免,從而導致在經(jīng)過一段時間的運行后,能夠入網(wǎng)節(jié)點的數(shù)量越來越少。本文根據(jù)系統(tǒng)的實際應用情況對發(fā)現(xiàn)的路由問題給出了相應的解決方案。首先介紹了WSN分布式采集系統(tǒng)的總體設(shè)計框架,并對系統(tǒng)的各個組成部分及工作過程進行了簡要的描述。針對WSN采集系統(tǒng)所采用的ZigBee協(xié)議只支持終端節(jié)點的休眠機制而路由節(jié)點需要始終保持在工作的模式,無法滿足系統(tǒng)長期監(jiān)測的低功耗要求以及節(jié)點入網(wǎng)率不高、路由信息不完善的現(xiàn)狀,本文重點研究了ZigBee路由算法、WSN網(wǎng)絡(luò)的休眠喚醒機制等,設(shè)計實現(xiàn)了一種分層喚醒、逐層入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)喚醒和路由建立機制,采用定時芯片和定時器中斷的方法對鏈路節(jié)點的工作模式進行切換,實現(xiàn)了路由節(jié)點的休眠與定時喚醒的軟硬件設(shè)計,解決了路由節(jié)點不能休眠的問題,降低了網(wǎng)絡(luò)的耗能。針對傳感器節(jié)點入網(wǎng)不全和路由維護的問題,采用了基于關(guān)聯(lián)表的路由優(yōu)化方法,解決了路由不穩(wěn)定造成的數(shù)據(jù)采集不完整的問題。針對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的關(guān)聯(lián)情況不直觀的缺陷,采用了基于鄰居表的方法對網(wǎng)絡(luò)的路由信息和節(jié)點關(guān)系進行獲取,使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的管理和路由的分析更加方便。本文圍繞著ZigBee協(xié)議的路由算法展開了深入的理論研究并經(jīng)過了實踐的檢驗,提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性降低了功耗,具有一定的現(xiàn)實意義和應用價值。經(jīng)改進后的路由算法在青藏鐵路北麓河路塹試驗段的一年運行表明,與以前的路由算法相比節(jié)點入網(wǎng)率提高5倍以上。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) Mesh拓撲 ZigBee 路由協(xié)議
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN92;TP212.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 選題背景與研究意義9-14
• 1.1.1 選題背景9-11
• 1.1.2 課題研究意義11-12
• 1.1.3 ZigBee相關(guān)應用12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-17
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 WSN發(fā)展趨勢16-17
• 1.3 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)17-19
• 1.3.1 論文主要內(nèi)容17-18
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排18-19
• 2 WSN監(jiān)測系統(tǒng)中的路由問題19-35
• 2.1 WSN監(jiān)測系統(tǒng)介紹19-23
• 2.1.1 WSN系統(tǒng)總體框架20-21
• 2.1.2 Mesh拓撲選擇依據(jù)21-23
• 2.2 WSN路由節(jié)點硬件設(shè)計23-28
• 2.2.1 節(jié)點電源電路設(shè)計24
• 2.2.2 AD與模擬開關(guān)等單元的供電設(shè)計24-25
• 2.2.3 通道切換電路設(shè)計25-26
• 2.2.4 AD轉(zhuǎn)換電路26-28
• 2.3 路由規(guī)劃方案28-31
• 2.3.1 現(xiàn)場環(huán)境介紹28
• 2.3.2 路由規(guī)劃原則與設(shè)計28-31
• 2.4 問題的提出與分析31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 Zstack路由算法分析與優(yōu)化35-53
• 3.1 路由地址分配機制35-36
• 3.2 路由深度測試36-37
• 3.3 Zstack中的AODV路由算法37-42
• 3.3.1 算法基本原理37-40
• 3.3.2 路由控制分組40-41
• 3.3.3 AODV算法評價41-42
• 3.4 AODVjr算法42-43
• 3.5 路由休眠算法設(shè)計43-49
• 3.5.1 協(xié)調(diào)器休眠與定時喚醒實現(xiàn)44-46
• 3.5.2 路由節(jié)點的休眠實現(xiàn)46-49
• 3.6 路由維護優(yōu)化方案49-52
• 3.6.1 基于刪除過期關(guān)聯(lián)表的路由維護方案49-51
• 3.6.2 孤兒節(jié)點重新路由方案51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 4 路由及拓撲信息獲取的應用層協(xié)議實現(xiàn)53-64
• 4.1 基礎(chǔ)路由信息獲取53-54
• 4.2 路由信息分析54-59
• 4.3 鄰居信息的上報59-60
• 4.4 路由信息上報程序設(shè)計60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 試驗數(shù)據(jù)分析64-70
• 5.1 路由休眠試驗數(shù)據(jù)分析64-65
• 5.2 路由維護試驗數(shù)據(jù)分析65-67
• 5.3 鄰居路由信息獲取驗證67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 6 結(jié)論70-73
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-76
• 碩士學位期間發(fā)表的論文76-77
• 致謝77-79

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