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无线传感网络

 

 无线传感网络协议体系自行设计,协议主要包括媒体访问控制协议、差错控制、路由协议。无线监控网络主要关心数据吞吐量和电源效率,所以协议的设计与IEEE802.11、蓝牙有着一定的区别。

  媒体访问控制协议采用以竞争为基础的媒体访问控制策略,解决了多跳网络中相邻节点之间的访问冲突和隐藏节点问题。采用这个协议会引起一定的延时(对于一个5跳节点,延时约为0.3s),但是有效的提高了网络吞吐量。为了避免监控节点对于网络的长时间帧听,每个节点发出的信息中包含这个信息的持续时间,周围的节点在此期间内,关闭射频元件,直到估计该信息包发送完成,再打开射频接收器对信道进行帧听,这样的虚拟计数器功能可以有效节省电源。当出现其他设备,例如医疗设备、微波炉等同频干扰,采用跳频策略,避开干扰源,这样在多发射源环境内系统人仍然可以使用。

  差错控制采用自动重复请求(ARQ)技术,控制信息包与数据信息包相比,字节数少的多,不会过于增大系统开销。

  路由协议采用基于最小跳数的信息转发协议,每个监控节点只需要维持自己到接收器的最小代价,就可以实现信息包路由。最小跳数的定义是沿着最优路径,从一个节点到监控基站的最小跳数。

  代价场建立起来,信息包就可以沿着最小代价路径向网关发送。当信息发出的时候,它带有源节点的最小代价,信息中也有从源节点到当前节点所消耗的代价,一个邻居节点接收到信息,只有信息包已经消耗的代价和自己的代价之和等于源节点代价的时候,才转发这个信息。采用这种方法,节点不需要维持任何的路径信息,就可以实现信息的最短路径发送。

无线传感器网络系统的设计

1、系统工作原理  系统以一台计算机作为监控主机,运行监控软件,负责系统内所有传感器的传感器信号和状态采集。以无线收发模块作为系统的通信媒体

2、计算机与无线收发模块的接口电路


3、智能节点的设计应包括以下部分

电源模块,包括+12V、+5V两组开关电源
备用电源,应采用+12V的备用电源
电源监视模块,如果电源下降到快要不满足需求的水平,则发出报警
ROM空间,用于保存系统参数
看门狗电路
拨码开关,用于设置系统地址,采用编码器对拨码开关进行编码
采用74HC08C作为发射机输入驱动,以增大传输距离
采用良好的电源滤波措施,以降低误码率
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