一、研究計畫背景及目的.docVIP

一、研究計畫背景及目的: 近幾年來因為微電機(Micro-Electro-Mechanical)技術的成熟，、、…)；甚至我們可以將無線網路佈在野外藉以觀察野生動植物的生態或者環境的變化，因此無線感知網路在未來的發展性其實是多樣性且潛力無窮的。由於這些種種的優點，使得無線感知網路的相關研究在這短短幾年間大量廣泛的被討論。 因為無線感知網路是由許多簡單、便宜的無線感測器隨意佈置所構成，，，，，，，:一方面使用較少的無線感應器來收集我們需要的資訊，可以讓整個網路擁有較長的存活時間；另一方面，、tolerant)能力，針對不同的感測需求及應用，，，、，，，，，， 其次我們考慮在無線感知網路的環境中感測、定位、，，， 二、國內外相關研究: 三、計畫內容: 從redundancy的角度出發，、， 圖二、感測距離為a與二個不同的無線傳輸距離b與c之關係。 我們的通訊協定要求，若某個節點i收到某個節點j的c信標但是未收到j的b信標，則節點i應該進入活躍狀態，開啟感測器(感測距離a)及無線電通訊模組(無線傳輸距離c)，反之，則節點i則進入休眠狀態。利用這個技術，我們可以控制在一個活躍節點的周圍，僅有在半徑小於c且半徑大於b的範圍內(如圖3的斜線部份)可以另外有活躍節點，如此可以在保持網路高覆蓋率的情況下，讓大部分的節點進入休眠狀態，以節省電力，延長網路壽命。 於完成通訊協定的設計之後，我們將以模擬器進行模擬，模擬在不同節點分布環境下，及不同的a、b、c參數值的情況下，通訊協定的各種效能表現，包括網路壽命(network lifetime: 由網路開始運作至10%之節點用完電源的時間)、網路覆蓋度等。最後，我們將實際以Mote sensor模組依設計出來的通訊協定進行實驗，以了解本計畫所提的通訊協定的執行效能，Mote sensor的軟硬體規格介紹如下： 硬體部份 在每個感測點中皆要有一微處理器控制單元，也就是所謂的MCU，它負責整合處理所有訊息，無論是從transceiver或sensor device所收集到的訊息，都在此做分析處理的動作，我們所撰寫的程式就是在這其中執行，此MCU在運算能力上並不要求到一般個人電腦的等級，而只要能應付簡易的運算處理即可。在我們選用的mote 感測點中，所使用的是Atmel這家公司所生產之型號為ATmega 128L[15]之MCU，此型MCU晶片中內建programable flash memory，可將需在感測點中執行的程式載入其中，在正常的運作模式下，只消耗8mA之電量，而且還可進入只消耗不到15μA電量之睡眠模式，如此的設計正符合感測點之低耗電需求。 接著就是sensor device，目前在業界已經發展出各式的sensor device，可以感測諸如光亮度、聲音、溫度、相對濕度、大氣壓力、磁性強度、平面加速度及其它相關的環境變化值，這些感測器晶片之體積相當小，每個面積不到一平方公分，可以使得我們在發展感測點時，可以將數個感測裝置放置在同一電路板中node之中，使得單一感測點可同時監測數個環境資訊，讓單一node發揮最大監測效能，並且節省佈置感測點數量之成本。目前我們所要使用的mote中，sensor device這部份是放置在不同於MCU的電路板之中，即為sensor board，這塊板子中含有光亮度、聲音、溫度、相對濕度、磁性強度及平面加速度這六種感測器，另外還有一個蜂鳴器，可以加以控制，使其發出警告聲。圖之(a)顯示此sensor board之實體圖。在感測點中，無線通訊是其中不可或缺的重要功能之一，圖之(b)即為我們選用之mote，名為MICA2，是加州柏克萊大學和Crossbow公司所發展出之第三代mote模組，MICA2上目前只有MCU及無線通訊之組件，再加上圖(a)之sensor board，即為一功能完整之感測點。 (a) MICA sensor board (b) MICA2 圖Mote實體圖軟體部份 上述之mote MICA2模組所使用之軟體部份，是由加州柏克萊大學發展出之Tiny OS軟體作業系統[3]，這作業系統之特色是程式碼相當少，而且能有效使用電量，即只需少量之硬體需求，其目的即為支援大型區域和具自我調整能力之sensor network。目前Tiny OS已發展至1.1.1版，而且它是開放原始碼之設計，可由它的官方網站取得。它所使用之程式語言為nesC，nesC為一種和C語言相似之程式語言，可由SourceForge這個開放原始碼之發展網站來取得。Tiny OS之工作平台有Linux Red Hat 9.0、Windows 2000和Windows XP。nesC為一種component-based的程式語言，一個nesC之應用