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

發(fā)布時(shí)間:2017-08-01 22:19

  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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) Mesh拓?fù)?/b> 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(zhǎng)期以來(lái)主要采用傳統(tǒng)的人工觀測(cè)方式,這種觀測(cè)方式容易受惡劣環(huán)境的影響,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性差,實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保證。本文背景項(xiàng)目是青藏鐵路北麓河路塹段星云測(cè)控WSN分布式地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng),系統(tǒng)采用基于WSN技術(shù)的節(jié)點(diǎn)將其分布在長(zhǎng)約2公里、寬約1公里且起伏不平無(wú)法通視的25個(gè)點(diǎn)位37個(gè)測(cè)孔的凍土進(jìn)行監(jiān)測(cè),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(diǎn)采用原ZigBee路由協(xié)議,其記憶的失效節(jié)點(diǎn)判決機(jī)制經(jīng)常將暫時(shí)無(wú)法連接的節(jié)點(diǎn)判決為永久失效節(jié)點(diǎn)而加以排除,而受行車(chē)遮擋和天氣等因素影響,節(jié)點(diǎn)暫時(shí)無(wú)法入網(wǎng)的情況無(wú)法避免,從而導(dǎo)致在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后,能夠入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量越來(lái)越少。本文根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況對(duì)發(fā)現(xiàn)的路由問(wèn)題給出了相應(yīng)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(jì)框架,并對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分及工作過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述。針對(duì)WSN采集系統(tǒng)所采用的ZigBee協(xié)議只支持終端節(jié)點(diǎn)的休眠機(jī)制而路由節(jié)點(diǎn)需要始終保持在工作的模式,無(wú)法滿足系統(tǒng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的低功耗要求以及節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)率不高、路由信息不完善的現(xiàn)狀,本文重點(diǎn)研究了ZigBee路由算法、WSN網(wǎng)絡(luò)的休眠喚醒機(jī)制等,設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)制,采用定時(shí)芯片和定時(shí)器中斷的方法對(duì)鏈路節(jié)點(diǎn)的工作模式進(jìn)行切換,實(shí)現(xiàn)了路由節(jié)點(diǎn)的休眠與定時(shí)喚醒的軟硬件設(shè)計(jì),解決了路由節(jié)點(diǎn)不能休眠的問(wèn)題,降低了網(wǎng)絡(luò)的耗能。針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)不全和路由維護(hù)的問(wèn)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(wèn)題。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(duì)網(wǎng)絡(luò)的路由信息和節(jié)點(diǎn)關(guān)系進(jìn)行獲取,使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(kāi)了深入的理論研究并經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn),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(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)改進(jìn)后的路由算法在青藏鐵路北麓河路塹試驗(yàn)段的一年運(yùn)行表明,與以前的路由算法相比節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)率提高5倍以上。
【關(guān)鍵詞】:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) Mesh拓?fù)?/strong> ZigBee 路由協(xié)議
【學(xué)位授予單位】:西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類(lèi)號(hào)】: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(yīng)用12-14
  • 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)14-17
  • 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
  • 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀15-16
  • 1.2.3 WSN發(fā)展趨勢(shì)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(cè)系統(tǒng)中的路由問(wèn)題19-35
  • 2.1 WSN監(jiān)測(cè)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?fù)溥x擇依據(jù)21-23
  • 2.2 WSN路由節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)23-28
  • 2.2.1 節(jié)點(diǎn)電源電路設(shè)計(jì)24
  • 2.2.2 AD與模擬開(kāi)關(guān)等單元的供電設(shè)計(jì)24-25
  • 2.2.3 通道切換電路設(shè)計(jì)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(chǎng)環(huán)境介紹28
  • 2.3.2 路由規(guī)劃原則與設(shè)計(jì)28-31
  • 2.4 問(wèn)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(jī)制35-36
  • 3.2 路由深度測(cè)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(píng)價(jià)41-42
  • 3.4 AODVjr算法42-43
  • 3.5 路由休眠算法設(shè)計(jì)43-49
  • 3.5.1 協(xié)調(diào)器休眠與定時(shí)喚醒實(shí)現(xiàn)44-46
  • 3.5.2 路由節(jié)點(diǎn)的休眠實(shí)現(xiàn)46-49
  • 3.6 路由維護(hù)優(yōu)化方案49-52
  • 3.6.1 基于刪除過(guò)期關(guān)聯(lián)表的路由維護(hù)方案49-51
  • 3.6.2 孤兒節(jié)點(diǎn)重新路由方案51-52
  • 3.7 本章小結(jié)52-53
  • 4 路由及拓?fù)湫畔@取的應(yīng)用層協(xié)議實(shí)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(bào)59-60
  • 4.4 路由信息上報(bào)程序設(shè)計(jì)60-63
  • 4.5 本章小結(jié)63-64
  • 5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析64-70
  • 5.1 路由休眠試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析64-65
  • 5.2 路由維護(hù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析65-67
  • 5.3 鄰居路由信息獲取驗(yàn)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(xiàn)73-76
  • 碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文76-77
  • 致謝77-79

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5 林海;IP地址需雙管齊下加速申請(qǐng)[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2006年

6 廣州金融高等專科學(xué)校 陳華其;以太網(wǎng)直接接入CERNet[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2001年

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本文編號(hào):606471


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