基于结构化方法的无线传感器网络设计.doc
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1、基于结构化方法的无线传感器网络设计无线传感器网络(WSN)由一些独立、完全嵌入式操作的小体积低功耗节点组成,这些节点能够检测来自目标环境的数据或控制目标环境,并且相互间通过无线方式通信。检测和控制是通过互连着的传感器和激励器完成的,而这些传感器和激励器或通过远程、或通过嵌入式应用程序进行管理。这些节点的数量从十几个到数千个不等,一个典型系统由数百个分布于整座大楼或室外空间的节点组成。许多无线传感器网络采用私有标准实现无线组网,但最近的趋势是逐渐向标准化的低功耗无线通信发展。基于著名的802.15.4规范的ZigBee就是一种用于无线检测和控制的标准。虽然802.15.4文档仅描述了协议的PHY
2、和MAC层,但基于802.15.4构建的ZigBee还提供网络和应用层规范。ZigBee具有许多优点,包括可以实现多跳路由和数据发送的网格协议、安全规范和针对应用层互操作性的整套参数设置。总之,ZigBee向嵌入式应用开发人员提供了管理网络以及连接其它节点的更高抽象层次。虽然本文主要讨论的是ZigBee,但其中许多观点和结论同样也适用于采用802.15.4 MAC和PHY的其它标准。为了避免出现混乱,后文假设我们的目标设计涉及的是使用网格路由协议、802.15.4兼容调制方案和介质访问协议的多跳网络。本文还假设读者对ZigBee和802.15.4规范已有基本了解。网络组织和规模网络组织和规模也
3、许是最重要的设计选项,它往往对接下来的设计过程起着告知和指导作用。它还有约束作用,因为大型网络通常更难设计和维护。幸运的是,如今已经有方法能轻松实现和维护非常大的网络。目前最先进的ZigBee网络规模在300到500个节点之间。这个规模看起来不大,但试想一下,所有这些节点工作在同一物理信道上,彼此在同一时间发送数据,根据每个节点的行为路由数据,并在同一时间试图保持整个网络的完整性(通过发送周期性控制消息),这该是个很吵很拥挤的网络。另外还要注意,ZigBee标准所依据的802.15.4规范使用了CSMA/CA(载波侦听多址访问/碰撞避免)协议,也就是说,在各自听力范围内没有两个节点能同时说话。
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- 关 键 词:
- 基于 结构 方法 无线 传感器 网络 设计
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