21无线传感网络拓扑结构.ppt

自行设计传感器节点 数据采集单元 负责监测区域内信息的采集和数据转换，本设计中数据采集单元包括了温度、湿度、光强度、加速度和大气压力传感器；数据处理单元负责控制整 个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等；数据传输单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；电源管理单元选通 所用到的传感器，节点电源由两节1.5V碱性电池组成，今后将采用微型纽扣电池，以进一步减小体积。为了调试方便及可扩展性，将数据采集单元独立出来，做成两块能相互套接的可扩展主板 数据处理单元 如设计中数据处理单元选用Atmel公司的ATmega128L微控制器，它是采用低功耗COMS工艺生产的基于RISC结构的8位微控制器，是目前AVR系列中功能最强大的单片机。 ATmega128L具有丰富的资源和极低的功耗。它具有片内128KB的程序Flash，4KB的数据SRAM，可外扩到64KB的E2PROM。此外，它还有8个10位ADC通道，2个8位和2个16位硬件定时/计数器，并可在多种不同的模式下工作；8个PWM通道、可编程看门狗定时器和片上振荡器、片上模拟比较器；UART、SPI、I2C总线接口；JTAG接口。除了正常操作模式外，还具有六种不同等级的低功耗操作模式，每种模式具有不同的功耗 无线收发模块设计 CC2420是Chipcon公司开发的首款符合Zigbee标准的2.4 GHz射频芯片，集成了所有Zigbee技术的优点，可快速应用到Zigbee产品中。Zigbee是建立在IEEE 802.15.4定义的可靠的PHY(物理层)和MAC(媒体访问控制层)之上的标准，它定义了网络层、安全层和应用层。Zigbee的协议架构如图2所示 图3? 数据传输单元接口电路 操作系统 TinyOS MANTIS OS SOS MagnetOS PEEROS AmbitentRT 一、无线传感器网络简介 1、1概述 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命 无线传感器网络（WirelessSensorNetwork）综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。 1．2无线传感器网络特点 1．传感器节点数目大，密度高，采用空间位置寻址。 2．传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限（能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议） 3．无线传感网络的拓扑结构易变化，有自组织能力。（与传统的有不同的特点和技术要求：它根据需要可以在工作和休眠之间切换，因此网络的拓扑结构容易发生变化于是运用了嵌入式系统。传统重在QOS和更大的宽带保证，并且是静止的。无线的要节省能量，连通性和延长运行寿命） 4．传感器节点具有数据融合能力（与Mesh网络区别，数据小，移动，重能源。 与无线Ad-hoc网络比数量多、密度大、易受损、拓扑结构频繁、广播式点对多通信、节点能量、计算能力受限。） 1、3无线传感器网络系统及协议系统结构 1、3、1无线传感器网络系统 无线传感器网络体系结构[1]如图1所示,传感器网络通常包括传感器节点，汇聚节点和管理节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内，节点以自组织的形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点，最后通过Internet或其他网络通讯方式将监测信息传送到管理节点。同样的，用户可以通过管理节点进行命令的发布，告知传感器节点收集监测信息。 　　 图1 无线传感器网络体系结构图 1.3.2无线传感器通信协议系统结构 物理层技术 为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的模块就叫做物理层 在物理层面上，无线传感器网络遵从的主要是IEEE 802.15.4标准（Zigbee） 数据链路层（MAC层协议） 数据链路层（MAC层协议） 信号的传输要靠信道，因此信道也就成为了一种宝贵的资源。怎样合理有效的分配信道，就是数据链路层中的MAC子层要解决的问题了 网络层（路由） 网络层（路由） 两个基本功能：确定最佳路径和通过网络传输信息 1 泛洪式路由 2? SPIN（SPIN是一组基于协商并且具有能量自适应功能的协 议） 3 LEACH（LEACH是一种分层网络协议，它以循环的方式随机选择簇首节点，将全网络的能量负载平均分