無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究計(jì)劃書

1、研究計(jì)劃書 研究計(jì)劃書——搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)12211143 鐘振陽12211068 葉晗姍一、 一、研究背景 研究背景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱 WSN，是當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。在諸多領(lǐng)域都有應(yīng)用，包括室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控，校園環(huán)境監(jiān)控，交通管理系統(tǒng)和軍事領(lǐng)域。其設(shè)備的主要構(gòu)成有節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)和軟件。他的末梢是由大量可以感知外界的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。傳感器節(jié)點(diǎn)具有感知外界環(huán)境，實(shí)時(shí)處理信息，存儲(chǔ)信息和轉(zhuǎn)發(fā)信息的功

2、能。一些人認(rèn)為他的出現(xiàn)可以和因特網(wǎng)的出現(xiàn)相媲美。英特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的是數(shù)字信息可以在任何的人與人之間進(jìn)行交互，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)到達(dá)最終實(shí)現(xiàn)的人與任何一個(gè)現(xiàn)實(shí)中的地方實(shí)現(xiàn)交互。這是目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外的研究熱點(diǎn)，資料顯示，國(guó)內(nèi)尚處于初級(jí)階段。二、 二、目的要求 目的要求搭建一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)和傳輸。三、 三、WSN 設(shè)備要求 設(shè)備要求1. WSN 的構(gòu)成 的構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱 WSN，主要有三部分構(gòu)成：節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)和軟件。節(jié)點(diǎn)，

3、又叫做傳感器節(jié)點(diǎn)（EndDevice ），主要負(fù)責(zé)與傳感器連接對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，和信息的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。處理，存儲(chǔ)，通信能力較弱。主要分為處理，感知，存儲(chǔ)和無線通信四個(gè)模塊。網(wǎng)關(guān)又叫做匯聚節(jié)點(diǎn)（Router ），負(fù)責(zé)通過一定的網(wǎng)絡(luò)與 PC 機(jī)相連，再實(shí)現(xiàn)信息的加工分析和顯示。每一個(gè)區(qū)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都會(huì)有一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。2. WSN 的設(shè)備特點(diǎn) 的設(shè)備特點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主體是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。一般通過分布式處理，來保證信息的精確，

4、對(duì)于單個(gè)節(jié)點(diǎn)的精度要求并不高。同時(shí)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)保證信息的冗余，使得系統(tǒng)有較高的容錯(cuò)性。同時(shí)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)較多并且分散，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供電會(huì)比較麻煩。節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間不會(huì)有有線的連接，一般通過無線通信保證節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)。更為可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，自組織和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)。所謂自組織，就是傳感器節(jié)點(diǎn)可以通過自動(dòng)進(jìn)行配置和管理，通過拓?fù)浜蛥f(xié)議，自動(dòng)形成多跳無線網(wǎng)絡(luò)。而動(dòng)態(tài)性所以選擇 Zigbee 技術(shù)滿足無線通信。ZigBee 協(xié)議是一種雙向無線通信技術(shù)

5、，其主要適合用于遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制領(lǐng)域。其他特點(diǎn)還有：時(shí)延短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為 30ms，休眠激活時(shí)延為 15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為 15ms。 數(shù)據(jù)安全：ZigBee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用 AES-128 加密算法（美國(guó)新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一），各個(gè)應(yīng)用可靈活確定其安全屬性。 使用頻段為 2.4GHz，免費(fèi)頻段。2. 傳感器節(jié)點(diǎn) 傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要部分，功能分為傳感，處

6、理，存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)發(fā)四個(gè)模塊。我們這里對(duì)每一個(gè)模塊都進(jìn)行選型。傳感器 傳感器無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要通過傳感器，與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行交互，這里主要談溫度傳感器和濕度傳感器。待選的溫濕度傳感器主要包括，SHT1x，SHT2x，SHT3x 系列。SHT1x SHT2x SHT3x能耗（各自適用條件下） 80µw 3.2µw 4.8µw尺寸 7.5×4.9×2.6mm 3×3×1.1mm 2.5

7、×2.5×0.9mm表二：溫濕度傳感器系列比較無論從能耗角度還是尺寸角度，SHT1x 系列自動(dòng)被淘汰。SHT2x 系列雖然比 SHT3x系列尺寸略大一點(diǎn)點(diǎn)，但是勝在價(jià)格更加低廉，我們選用 SHT2x 系列。其次系列內(nèi)又分為 SHT20（低沉本版），SHT21（標(biāo)準(zhǔn)版），SHT25（高端版），從成本考慮，選用 SHT20 型。其他參數(shù)如下圖 1：SHT20微處理器 微處理器傳感器節(jié)點(diǎn)的主要要求低功耗，低沉本，對(duì)數(shù)據(jù)的處