基于tinyos的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點物理層的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、中國人民解放軍信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文基于TinyOS的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點物理層的設(shè)計與實現(xiàn)姓名：龐琳申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：于宏毅20070401信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelessSensorNeMork，WSN)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對象的信息，并傳送給監(jiān)測者，是現(xiàn)代社會信息獲取的重要途徑之一，在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療和軍事等方面具有十分廣泛的應(yīng)用前景。本論文結(jié)合十一五期間國家發(fā)改委CNGI研究開發(fā)／產(chǎn)業(yè)化

2、和試驗／應(yīng)用示范項目“口v6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點”的研發(fā)，根據(jù)自主研制的兩種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件特點，從項目實際需求出發(fā)，設(shè)計實現(xiàn)了基于這兩種硬件平臺的不同的物理層方案。由于兩種方案都是從保證整個網(wǎng)絡(luò)的可靠通信的角度作為出發(fā)點進行設(shè)計的，因而不僅實現(xiàn)了物理層的基本功能，而且為上層協(xié)議提供了可靠傳輸保障。本文的主要工作如下：-對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進行了分析與總結(jié)，深入探討了nny0S嵌入式操作系統(tǒng)及其編程語言NesC在傳感器節(jié)點開發(fā)中的優(yōu)勢，并對整個操作系統(tǒng)的運行機制進行了較為深入的剖析，從而為后續(xù)該操作系統(tǒng)的移植奠定了基礎(chǔ)。_分析與總結(jié)出物理層能夠提供的功能，包括對上

3、層遞交下來的分組進行發(fā)送，接收無線信道當中的分組并將其提交給上層，為MAC層提供載波偵聽功能以及設(shè)置節(jié)點睡眠與喚醒的功能。在設(shè)計與實現(xiàn)物理層方案時，找到了合理有效的方法去支持物理層方案的最終實現(xiàn)，為整個操作系統(tǒng)的正常運行與網(wǎng)絡(luò)的正常基本的通信提供了良好的保證。_分析了MSP430F16ll—TR3000節(jié)點硬件平臺的特點，針對TR3000通信芯片硬件功能的單～性與局限性，給出了～種用軟件彌補硬件不足的物理層設(shè)計方案。該方案有效解決了包括分組同步、位同步、解調(diào)方法造成的提取定時信息困難，以及分組在無線環(huán)境下受到電磁干擾等難題，測試結(jié)果表明，該物理層方案能夠為整個網(wǎng)絡(luò)的通信提供良

4、好的通信保障?！し治隽薓SP430F1611．CCll00節(jié)點硬件平臺的特點，針對CClloo通信芯片能夠提供豐富并且功能強大的配置寄存器這一特點，在設(shè)計該平臺的物理層方案時，主要側(cè)重于構(gòu)建出一個物理層組件結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)上，從而有利于程序的設(shè)計與實現(xiàn)。_基于全面地測試物理層各個功能并找出問題的基本思想，給出了一套系統(tǒng)的物理層測試方案，該方案對物理層的各個功能模塊進行了全面的測試。針對測試過程中出現(xiàn)的異常，不斷地對物理層設(shè)計方案進行調(diào)整與完善，從而保證了物理層能夠提供可靠的服務(wù)，為全網(wǎng)的通信提供了良好的保障。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，Tiny0S，MSP430，NesC，物理層第v

5、II頁信息工程大學(xué)硬士學(xué)位論文ABSTRACTAwirelessseIlsornet、vorkiscomposedofalargenumberofdis衄butedsellsornodesthatared∞seIydeployedeitherinsidethephenomcIlonorveryclosetojt．Thescsells0『nodesOrgaIlizet11鋤selVesi11toaTnuni-h叩謝relessnctwork鋤dcooperatetodeliVercollectingdatatosiIlknodes．WSNisaIlitnp咖twaytoobta

6、ininfb肌atioIlsa11d11asVeryabroadapplicationforeground0IltlleaspectsofeIl諷r0T蚰e11tmonitor，medical仃catmeIltandannyaIldso∞．hlmisarticle，weime孕atemeresearchandexpIoi伽onOftheNationalDevelopmeIlta11dRefbHnCommissionCNGIR&D，indus證aliz撕on缸dexp舐mentation，applicationd啪onsnationprojec卜_‘‘口v6wirelessse

7、nsornetworksnodes’Ibasedontllecllaracteristicsofthe押。妊ndsofwirelesssensorne觚orksnodes，and觚mthepracticalrequircIllcntofproject，desi印alldimplelIlcIlt鉚okindsofphysicallayefschemes．BecaIlseofthedesi朗ofaIIthesetwoschelllesare丘切：Iltlledegreeofgu甜鋤teethecredibl