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摘要：我国“十二五规划”明确指出要全面布局战略性新兴产业,大力进展新一代信息技术。物联网作为新一代信息技术的重要组成部分,早已成为全球探讨热点,而无线传感器网络正是物联网最直接的运用体现,所以探讨无线传感器网络具有重大作用。传感器节点是构成无线传感器网络的基础,是无线传感器网络的协议、机制、算法的载体,是实现无线传感器网络的信息感知、数据处理和无线通信的基本单元,所以传感器节点是无线传感器网络的探讨基础。无线传感器网络节点数量庞大,如何保证每个节点公平的共享信道资源,就涉及到MAC协议了,无线传感器网络与运用相关,不同的运用对网络性能的要求不同,所以不能采取统一的MAC协议,由此MAC协议的设计也是无线传感器网络的关键所在。本论文以无线传感器网络硬件节点和MAC协议为主要探讨对象。首先对无线传感器网络的定义、系统结构、特点、关键技术及运用前景等进行探讨概述,提出文章的探讨目的及作用。第二章通过查阅相关文献对国内外经典WSN节点探讨学习后,设计出无线传感器网络硬件节点平台。按照数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块的模块化思想来构架整个节点,然后通过比较浅析,选择合理的MCU和RF芯片。以低能耗、低成本、高集成度和高处理能力等角度综合考虑,选择Atmel公司的ATmega128L8位单片机作为处理器核心；以频段利用、低功耗、低速率、高灵敏度等角度综合考虑选择TI-chipcon公司的CC2420射频芯片作为收发器的核心。然后围绕核心模块,设计电路原理图及各部分接口电路,利用EDA绘图软件Protel DXP2004绘图,按照原理图制作PCB板,制成实物,最后对节点进行调试,实现数据采集、节点间通信以及节点与PC机的通信。第三章以网络公平性及信道资源利用率的角度出发,采取多业务和概率检测联合制约的思想,设计一种新的无线传感器网络MAC协议：多业务概率检测随机多址接入MAC协议。利用平均周期浅析法对系统进行数学建模、论述浅析,得出单个业务和整个系统的吞吐量剖析式,并用MATLAB对该协议进行了性能浅析。最后对全文总结展望,指出本论文需要改善的地方以及接下来要继续深入的工作。关键词：无线传感器网络论文CC2420论文MAC协议论文随机多址接入论文多业务论文
摘要4-5
Abstract5-9
第一章 绪论9-23
1.1 无线传感器网络概述9-16
1.1.1 无线传感器网络的系统结构10-12
1.1.2 无线传感器网络特点12-13
1.1.3 无线传感器网络的关键技术13-14
1.1.4 无线传感器网络的运用14-15
1.1.5 无线传感器网络的进展近况15-16
1.2 无线传感器网络MAC协议概述16-21
1.2.1 CA技术概述17-19
1.2.2 无线传感器网络MAC协议探讨进展19-21
1.3 本论文的主要内容及章节安排21-23
第二章 无线传感器网络硬件节点设计23-46
2.1 无线传感器网络节点概述23-24
2.1.1 无线传感器网络节点类型23
2.1.2 无线传感器网络节点特点23-24
2.2 无线传感器网络硬件节点设计与实现24-45
2.2.1 无线传感器网络节点设计案例24-29
2.2.2 数据处理模块29-32
2.2.3 数据采集模块32-33
2.2.4 无线通信模块33-37
2.2.5 电源模块37
2.2.6 电路37-39
2.2.7 PCB设计39-41
2.2.8 节点调试41-45
2.3 本章小结45-46
第三章 多业务概率检测随机多址接入无线传感器网络MAC协议46-65
3.1 协议机理描述46-48
3.2 吞吐量计算48-52
3.3 性能浅析52-64
3.4 本章小结64-65
第四章 总结与展望65-68
4.1 全文总结65-66
4.2 展望66-68
附录1 攻读硕士学位期间所做的工作68-69
附录2 节点原理图69-71