无线传感网中SMACS协议的节能改进算法

无线传感器网络路由协议

无线传感器网络的关键技术有路由协议、MAC协议、拓扑控制、定位技术等。路由协议: 数据包的传送需要通过多跳通信方式到达目的端,因此路由选择算法就是网络层设计的一个主要任务。路由协议主要负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点,它主要包括两个方面的功能: 1、寻找源节点与目的节点间的优化路径。 2、将数据分组沿着优化路径正确转发。 无线传感器与传统的无线网络协议不同之处,它受到能量消耗的制约,并且只能获取到局部拓扑结构的信息,由于这两个原因,无线传感器的路由协议要能够在局部网络信息的基础上选择合适路径。传感器由于它很强的应用相关性,不同应用中的路由协议差别很大,没有通用的路由协议。无线路由器的路由协议应具备以下特点: （1）能量优先。需要考虑到节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。（2）基于局部拓扑信息。WSN为了节省通信能量,通常采用多跳的通信模式,因此节点如何在只能获取到局部拓扑信息与资源有限的情况下实现简单高效的路由机制,这就是WSN的一个基本问题。 （3）以数据为中心。传统路由协议通常以地址作为节点的标识与路由的依据,而WSN由于节点的随机分布,所关注的就是监测区域的感知数据,而不就是具体哪个节点获取的信息,要形成以数据为中心的消息转发路径。（4）应用相关。设计者需要针对每一个具体应用的需求,设计与之适应的特定路由机制。 现介绍几种常见的路由协议(平面路由协议、网络分层路由协议、地理定位辅助路由协议): 一、平面路由协议 平面路由协议中,逻辑结构时平面结构,节点间地位平等,通过局部操作与反馈信息来生成路由。当汇聚点向某些区域发送查询并等待来自于这些区域内传感器所采集的相关数据,其中的数据不能采用全局统一的ID,而就是要采用基于属性的命名机制进行描述。平面路由的优点就是结构简单、鲁棒性(即路由机制的容错能力)较好,缺点就是缺乏对通信资源的优化管理,对网络动态变化的反应速度较慢。其中典型的平面路由协议有以下几种: 1、1、洪泛式路由(Flooding): 这就是一种传统的网络通信路由协议。这种算法不要求维护网络的拓扑结构与相关路由的计算,仅要求接受到信息的节点以广播形式转发数据包。例如:S节点要传送一段数据给D节点,它需要通过网络将副本传送给它每一个邻居节点,一直到传送到节点D为止或者为该数据所设定的生存期限为零为止。优点在于:实现简单;不需要为保持网络拓扑信息与实现复杂路由发现算法消耗计算资源;适用于鲁棒性较高的场合。但同时也有相应的缺点:一个节点可能得到一个数据的多个副本;存在部分重叠,如果相邻节点同时对某件事作出反应,则两个节点的邻居节点将收到两份数据副本;盲目使用资源,无法作出自适应的路由选择。 为克服Flooding算法这些固有的缺陷,S、Hedetniemi等人提出闲聊式(Gossiping)策略。这种算法采用随机性原则,即节点发送数据时不再采用广播形式,而就是随机选取一个相邻节点转发它接收到的数据副本(避免了消息爆炸的结果)。

项目三了解无线传感器协议栈

项目三了解无线传感器协议栈 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈知识目标1.掌握zigbee无线传感器网络的协议栈和协议的区别等知识。 2.掌握Z-Stack协议栈的OSAL分配机制。 3.了解Z-Stack协议栈的OSAL运行机制。 4.掌握Z-Stack协议栈的OSAL常用函数。 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈技能目标1.掌握 Z-Stack协议栈的运行机制。 2.掌握Z-Stack协议栈中OSAL的添加新任务的方法。 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈在实际zigbee无线传感器网络工程的开发过程中首先借助TI提供的协议栈中例程SampleApp，接着根据需要完成的功能，查看支持Z-Stack协议栈的硬件电路图，再查阅数据手册（CC2530的数据手册、Z-Stack协议栈说明、Z-Stack协议栈API函数使用说明等）文件，然后再进行协议栈的修改。 最后，还需要烧录器下载到相应的硬件，实现zigbee无线传感器网络的组建和开发。 设计思路3.1.1协议与协议栈协议定义的是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据收发；议栈是协议的具体实现形式。 通俗的理解为代码实现的函数库，以便于开发人员调用。

3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈协议栈是指网络中各层协议的总和，一套协议的规范。 其形象地反映了一个网络中文件传输的过程由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。 使用最广泛的是因特网协议栈，由上到下的协议分别是应用层（Http、Tel、DNS、Email等），运输层（TCP、UDP），网络层（IP），链路层（WI-FI、以太网、令牌环、FDDI等）。 3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈Zigbee协议栈开发的基本思路如下。 ①借助TI提供的协议栈中例程SampleApp进行二次开发，用户不需要深入研究复杂的zigbee协议栈，这样可以减轻开发者的工作量。 ②Zigbee无线传感器网络中数据采集，只需要用户在应用层加入传感器的读取函数和添加头文件即可实现。 ③如果考虑节能，可以根据数据采集周期（zigbee协议栈例程中已开发了定时程序）进行定时，定时时间到就唤醒zigbee终端节点，终端节点唤醒后，自动采集传感器数据，然后将数据发送给路由器或者直接发给协调器，即监测节点定时汇报监测数据。 ④协调器（网关）根据下发的控制命令，将控制信息转发到具体的节点，即控制节点等待控制命令下发。 3.1Z-Stack协议栈3.1.2使用Z-Stack协议栈传输SampleApp.c 中定义了发送函数static voidSampleApp_SendTheMessage(void)。 该函数通过调用AF_DataRequest来发送数据。

无线传感器网络协议栈研究与设计-第3章

第3章 低功耗无线传感器网络协议栈整体设计 本章的目标是对低功耗环境测控网络协议栈进行整体设计。首先对环境测控系统进行需求分析明确其适用场景和网络设备类型；然后，根据需求分析确定协议栈的设计目标，并选择适合的网络拓扑结构和协议栈的分层架构。协议栈的网络层和MAC 层将作为本章的设计的重点。 3.1 网络需求分析 3.1.1 应用场景介绍 本课题来源于研究生校企合作项目，所设计的低功耗无线传感器协议栈主要应用于环境测控系统中。该系统长期无人值守，其温度、湿度等环境参数由连接无线节点的传感器实时采集并上传至汇聚节点，汇聚节点再通过有线的方式传输至面向用户的管理终端。多个子系统采集的数据最后由各自的管理终端传送至云端处理中心进行数据的保存，整个系统框图如图3.1所示。 云端处理中心 二级中继 汇聚节点 图3.1 环境测控系统框图 图中的环境测控无线网络是执行数据采集和设备控制的主体，也是协议栈发挥作用的区域。一个环境测控无线网络负责一个区域，区域之间有一定的距离，

因此无线网络之间不存在干扰，但无线网络的运行方式一致。该项目处于初期开发阶段，所以本文设计的协议栈只应用于单个环境测控无线网络中。 该课题所涉及的环境测控系统处于室内，人员进出频率低。网络中节点数不超过65个，包含一个汇聚节点。点对点通信的距离要求达到20米。传感器节点以10秒为周期采集并发送环境数据。考虑到室内可能会出现一些特殊设备、隔断等障碍影响通信距离，并使得部分节点处于屏蔽的位置，因此网络通过设置中继节点来扩展通信距离，经过中继后的通信距离要求60米及以上。由于成本等原因，课题设定数据包最多经过两级中继传递，每级中继最多4个，中继数量不超过8个。同时，系统中存在少量控制节点，控制节点连接室内的控温设备来调节室内温度。控制节点由工作人员从软件端下达命令进行开关，因此不具备周期性。该课题要求除汇聚节点、中继节点之外的所有节点能在1000mA/h电池的支持下工作一年以上。为保证数据采集的有效性和传输的可靠性，该课题要求多节点共享信道的丢包率在5%以内。此外，由于环境的特殊性，人员不能随时到场，还要求该环境测控网络中的节点具有安装简单、组网快速、配置容易的特点。以上需求总结如表3.1所示。 表3.1 环境测控系统需求指标 表3.1明确了该环境测控无线网络的要求。通过需求指标能使协议栈的设计更有约束性，设计方向也会更加明确。

智能传感器通讯协议

智能传感器通讯协议 长度=[帧代号1]+[功能码2]+[地址段2]+[数据n]+[CRC 校验2]地址段位目标传感器的地址，高8位在前。数据由不同的帧代号决定。 CRC 校验从长度开始到数据段结束，校验产生的16位CRC ，低8位在前 返回数据 内容通道数保留通道数据长度 1 1 通道数*4 通道数据对照表： 传感器通道1通道2通道3备注 空气温湿度null 温度湿度溶解氧原始值 温度 工程值 pH EC 水位 例如： 空气温湿度的通道数为3，通道顺序为：1NULL ，2温度，3湿度溶解氧的通道数量为3，通道顺序：1原始值，2温度，3工程值 示例 目标地址65500 88FB FA 08040101FF DC 010648FC FC 目标地址1200 88FB FA 0804010104B0015A B9FC FC CRC 校验生成函数 /********************************************************Name:u16GetUniBusCrc 协议帧格式 说明帧头方向长度帧代号功能码地址段数据CRC 帧尾长度211 122 N 2 2发起88FB FA 10101下发数据FC FC 应答 88FB AF 1 0101 返回数据 FC FC 读取数据 说明方向帧长度帧代号功能码地址段数据长度11 122 1发起FA 04010101应答AF 04 0101返回数据

*Description:生成UniBus协议的CRC校验码 *Parameter:uint8*pu8FrmBuffer校验数据缓存 *uint8u8DataLen数据长度 *Return:uint16u16CrcData;CRC校验码 *Author:yl *Data:2009-07-08 *Last reviser: *Last Data: ********************************************************/ uint16u16GetCrcData_UniBus(uint8*pu8FrmBuffer,uint16u16DataLen) { uint16u16CrcData; int8u8MSBInfo; uint16u16Index; uint8u8Index; u16CrcData=0xFFFF; for(u16Index=0;u16Index>1; if(u8MSBInfo!=0) { u16CrcData=u16CrcData^0xA001; } } } return u16CrcData; }

森瑟尔数字传感器通讯协议

线路设备——传感器485传输协议V2.02.821 1.技术指标 ?输入电压（VDC）：8～26 ?波特率（bps）：9600 ?传感器接口类型：RS485 ?工作温度（℃）：-40～85 ?其它技术参数按合同要求制作 2.帧结构 表1-1 帧结构定义 帧头报文长度传感器类型通讯地址帧类型报文类型报文内容校验位2 Bytes 2 Bytes 1 Byte 1 Bytes 1 Byte 1 Byte 变长1Byte 表1-1各参数定义如下： a)帧头：固定为0xBB71。 b)报文长度：指帧字节数（含帧头和校验位）。 c)通讯地址：RS485通讯地址，2个字节分配如下： 第一个字节为传感器类型，定义如下： 表1-2 传感器类型定义 气象站双轴倾角 传感器 光纤盐密拉力传感器集成式拉力倾角 温湿度气压 传感器 图像传感器 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x10 第二个字节为传感器地址字节，不同传感器系列可以具有相同的传感器地址字节。 d)帧类型：按功能对数据帧进行区分、标识，具体定义见下表。 表1-3 帧类型定义 序号帧类型值含义 1 0xAE(<<) 上传报文（设备←传感器） 2 0xAF(>>) 下发报文（设备→传感器）

e)报文类型： 表1-4 报文类型定义 序号 报文类型值 含义 备注 1 0x01 设置地址 2 0x02 查询地址 仅限于总线上只有一个同类型的传感器时使用 3 0x03 设置工作方式 4 0x04 查询工作方式 5 0x05 读取即时数据 6 0x06 读取平均数据 本规范版本仅对气象站有效 注：对拉力、倾角、风速等传感器而言，存在零值标定和斜率校准等控制指令，这些指令只允许在出厂调试时使用，不允许设备运行过程中发送，因此在本文件中不进行规范。 f)报文内容：数据长度不定，具体定义参考第3节。 g)校验位：累加和校验，包括报文中除校验位外的所有报文数据，取末尾字节。 3.帧数据排列格式 整形（占2bytes）、长整形（占4bytes），均采用高字节在前、低字节在后的方式存储。 除特殊说明，各传感器上传的采样数据均采用浮点数（占4bytes），采用高字节在前、低字节在后的方式存储。 4.数据报文格式 4.1.1.设置传感器地址命令：0x01 传感器地址设置报文格式见下表： 表3-1 传感器地址设置报文格式 序号报文名称长度（Byte）定义 1 帧头 2 帧头：0xbb71 2 报文长度 2 0x000a 3 通讯 地址传感器类型 1 参见表1-2 4 传感器地址 1 5 帧类型 1 0xAF（参见表1-3） 6 报文类型 1 0x01（参见表1-4） 7 报文内容 1 传感器新地址（1字节） 8 校验位 1 累加和 响应方式的数据报文格式见下表： 表3-2 响应方式的数据报文格式

无线传感器网络路由协议研究【开题报告】

毕业设计开题报告 计算机科学与技术 无线传感器网络路由协议研究 一、选题的背景与意义 选题背景 随着微机电系统、无线通信技术、微型传感器技术和嵌入式技术的飞速发展，集数据采集、处理及通信功能于一体的无线传感器网络开始得到广泛的研究。网络层的路由协议是无线传感器网络研究的关键问题之一，它完成把数据分组从源节点引导到目的节点的功能。无线传感器节点是随机分布，电池供电，绝大部分的能量消耗是集中在无线通讯模块上，约占整个传感器节点能量消耗的80%。因此，目前提出的传感器节点通讯网络路由协议主要是围绕着减少能量消耗延长网络生命周期而进行设计的。 AOMDV多路径路由协议是无线传感器网络最重要的协议之一。通过它可以获得多条通信路径并且能够减少路由发现延迟，实现负载均衡，能够显著节省节点能量和防止瓶颈的产生。LEACH协议是传感器中具有负载均衡的很有用的一种协议。LEACH协议以循环的方式随机选择蔟首节点，将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中，从而达到降低网络能源消耗、提高网络整体生存时间的目的。这两种协议的研究对无线传感器路由协议的改进有很大帮助。 由于无线信道的广播特性，无线网络中任一节点发送的无线信号都可能被其通信范围的节点接收到。当局部空间范围内有两个以上的节点同时发送时，就有可能在接收节点处发生信号叠加，造成冲突，以至于接收节点无法正确接收到发送的信息。有效协调多个节点共享信道资源，避免冲突发生时无线网络面临的关键问题之一，直接影响着无线资源的使用效率、网络吞吐和时延等重要性能。所以，媒质接入控制（MAC）协议的研究也是无线传感器网络的重要课题之一。 课题意义 无线传感器网络是当前信息领域研究的热点，路由技术是无线传感器网络通信层的核心技术。目前，无线传感器网络路由协议研究的首要目标就是能量的高效利用，通过对网络层的路由协议的研究和分析，总结出优化的措施，同时基于NS2仿真平台对LEACH协议和AOMDV协议进行仿真和实验，在实验的基础上，对协议给予改进和优化，

无线传感网mac协议设计

一种符合无线传感器网络特征的MAC层协议设计 1. 无线传感器网络 无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为: 军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。 2. 无线传感器网络特征 1) 传感节点体积小,成本低,计算能力有限。 2) 传感节点数量大、易失效,具有自适应性。 3) 通信半径小,带宽很低。 4) 电源能量是网络寿命的关键。 5) 数据管理与处理是传感器网络的核心技术。 3. MAC层协议设计 3.1 MAC层协议设计的考虑 无线传感器网络是应用相关的网络，不同应用网络，对MAC协议的考虑也不尽相同，不存在一个适用于所有无线传感器网络的通用MAC协议。MAC协议设计时，需要着重考虑以下几个方面： 节省能量传感器网络节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量，电池能量通常难以补充，MAC协议在满足应用要求前提下，应尽量节省节点的能量。可扩展性传感器网络中网络节点数目一般较大。另外，由于节点死亡、新节点加入、节点移动导致节点数目、分布密度等在传感器网络生存过程中不断变化。因此，MAC协议应具有可扩展性，以适应动态变化的拓扑结构。 兼顾网络性能网络性能包括网络的公平性、实时性、吞吐量以及带宽利用率。不同应用的传感器网络产生不同特征的流量，要求不同的性能参数，所以MAC 协议应能兼顾好这些网络性能。 3.2 传感器网络能耗浪费问题 经过大量实验和理论分析，人们发现可能造成传感器网络能量浪费的主要原因包

无线传感网路由协议的分析比较

无线传感网路由协议的分析比较 无线传感网技术是对当今经济和社会进步发挥重要作用的技术，对于现代军事、信息技术、制造业等多个重要的领域产生着巨大的影响。而无线路由协议则是无线传感网研究中的热点问题。文章对于几个典型的平面路由协议和分层路由协议进行了介绍，分析了它们各自的利弊，并对它们进行了比较。 标签：无线传感网；路由协议；传感器节点 1 无线传感网概述 无线网络即使用无线传输介质的网络。目前有两种无线网络，基础设施网络和对等网络。基础设施网络的无线终端需要配置无线网卡，并通过接入点（AP）连接入网。对等网络即Ad hoc网络，不需要AP的支持，终端设备之间可以直接通信。无线Ad hoc网络又可分为两类，移动Ad hoc网络和无线传感器网络。前者的终端是快速移动的，后者的结点是静止的或者移动很慢。 无线传感网由大量的静止或移动的传感器组成，它们以自组织和多跳的方式构成无线网络，相互协作以探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。无线传感器网络技术在军事应用、智能家居、环境监测、建筑物质量监控、医疗护理等各个方面都有广泛应用[1]。 无线传感网的系统结构包括监测区域（Sensor Field）、传感器节点（Sensor Node）和汇聚节点（Sink Node）[2]。监测区域中包含了各种需要采集数据的观察对象；传感器节点用于采集观察对象的相关数据，并将处理后数据传给汇聚节点；汇聚节点用于收集由传感器节点传递来数据，并将数据传送到远程中心进行集中处理。 2 无线路由协议 无线路由协议是无线传感网研究中的热点问题。无线传感网的路由协议负责在源节点和目的节点之间可靠地传输数据，包括路由选择和数据转发两个功能。根据网络的拓扑结构是否有层次，可以将路由无线路由协议分为平面路由协议和分层路由协议[3]。 2.1 平面路由协议 平面路由协议适用于具有平面结构的网络，所有节点之间地位平等，协议相对简单。源节点和目的节点之间一般存在多条路径，可共同承担网络负荷，通常不存在瓶颈，网络具有较强的健壮性。然而，节点的组织、路由的建立、控制与维持所产生的开销需要占用较大的带宽，从而影响网络数据的传输速率。另外，当网络规模较大时需要损耗很大的能量，并且网络的可扩展性较差。因此，平面路由协议只适用于规模较小的网络。

基于ZigBee协议栈的无线传感器网络的设计

基于ZigBee 协议栈的无线传感器网络的设计 徐振峰，尹晶晶，陈小林，周全 （安徽国防科技职业学院机电工程系，安徽六安237011） 摘要：首先介绍了无线传感器网络的基本拓扑结构与传感器节点的结构，详细说明了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络的建立过程，包括协调器启动及建立网络、传感器节点启动及加入网络、传感器节点与协调器之间建立绑定以及传感器节点向协调器发送数据的过程。设计了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络系统。以采集温度信息为例，协调器能够接收到传感器节点发来的数据，并能通过RS232串口，将收到的数据发送给PC 机进行显示。实验显示在距离 80m 远处，系统仍能保持良好的通信质量。 关键词：ZigBee 协议栈；无线传感器网络；协调器；传感器节点中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）05-0075-03 Design of wireless sensor networks based on ZigBee stack XU Zhen -feng ，YIN Jing -jing ，CHEN Xiao -lin ，ZHOU Quan （Department of Mechanical and Electrical Engineering ，Anhui Vocational College of Defense Technology ，Liu ’an 237011，China ） Abstract:First ，the basic topological structures of wireless sensor network and the structure of sensor node are introduced.The starting -up process of wireless sensor network based on ZigBee stack is explained in details ，including startup and establishing network of coordinator ，startup and joining network of sensor node ，binding between sensor nodes and coordinator ，and the process of terminal nodes sending data to coordinator.The wireless sensor network is designed based on ZigBee stack.Taking sampling temperature information as a example ，the coordinator can collect the information from sensor nodes ，and send them to PC by using RS232.The temperature information can be displayed in PC.The experiment shows that good communication quality of this system can be obtained ，although at the distance of 80meters.Key words:ZigBee stack ；wireless sensor network ；coordinator ；sensor node 收稿日期：2012-01-12 稿件编号：201201050 基金项目：安徽省高校省级优秀青年人才基金项目（2010SQRL202） 作者简介：徐振峰（1981—），男，山东郓城人，硕士，讲师。研究方向：无线传感器网络理论及应用。 无线传感器网络（Wireless Sensor Network ，WSN ）是由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成多跳、自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者[1]。 目前能够用于短距离无线传感网络的通信技术主要有5种[2]：Wi-Fi 技术、超宽带通信（Ultra Wideband ，UWB ）技术、近场通信（Near Field Communication ，NFC ）技术、蓝牙以及 ZigBee 技术。其中，ZigBee [3]是基于IEEE802.15.4的一种新兴 短距离无线通信技术，其特点是低功耗、低速率、低复杂度、低成本等。这些特点决定了ZigBee 技术非常适合应用于无线传感网络中，因此ZigBee 技术被认为是最有可能应用于工业监控、传感器网络、家庭监控、安全监控等领域的无线技术。在ZigBee 协议的制定中，IEEE802.15.4无线标准定义了物理层（Physical Layer ，PHY ）和介质访问控制层（Medium Access Control Sub -Layer ，MAC ），而ZigBee 协议栈的网络层和应用 层是由ZigBee 联盟制定的。 支持ZigBee 协议的无线通信芯片主要有TI 公司推出的CC2420、CC2430、CC2530以及Freescale 半导体公司推出的MC13191、MC13192及MC13193等芯片。CC2430是世界上首 个单芯片ZigBee 解决方案，除了保持CC2420所包括的优良射频性能之外，其内部还集成了一个增强型8051内核，这使得 CC2430成为市面上最具有竞争力的ZigBee 无线收发芯片。 文中设计了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络，该系统包括一个协调器和四个终端传感节点。以采集温度信息为例，实现了无线通信功能。协调器节点通过RS232串口，将收到的数据发送给PC 机进行处理及显示。 1 无线传感网络的结构 1.1 网络体系结构 无线传感网路中的基本单元是传感器节点，根据其在网 络中的所承担的任务不同，传感器节点可以分为3类：协调器、路由器和传感器节点。在网络中，协调器负责建立网络，允许路由器和传感器节点与其绑定，并接收路由器和传感器节点发送来的数据信息，以及传送给PC 机进行处理、存储等；传感器节点负责感知被测对象的物理信息，并将其无线 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷Vol.20第5期No.52012年3月Mar.2012 －75－

无线传感器网络MAC协议

无线传感器网络MAC协议 摘要近年来，无线传感器网络(WSNs)作为国内外一个新兴的研究方向，吸引了许多研究者和机构的广泛关注。本文从无线传感器网络MAC 协议角度出发，介绍了无线传感器网络的MAC 协议及当前的研究现状，分析了无线传感器网络协议和传统网络协议在设计上的不同点，对已有的MAC 协议进行分类，着重研究和比较了S-MAC和T-MAC无线传感器网络MAC 协议。最后，展望了无线传感器网络MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。 关键词无线传感器网络(WSNs)，MAC协议，能量有效性 Abstract In recent years, wireless sensor networks (WSNs), as a new research direction at home and abroad, has attracted the attention of many researchers and organizations. We conduct a deeply research on wireless sensor network MAC protocol,and we propose the difference between WSN and traditional networks, not only given the characteristic of WSN, we also have illustrate the research orientation in this area.Focus on the research and comparison of S-MAC and T-MAC wireless sensor network MAC protocol. Finally, the future research strategies and trends of MAC protocols in WSNs are summarized. Key words Wireless sensor networks (WSNs), MAC protocols, energy-efficiency

无线传感器网络的MAC协议综述

2010届无线传感器 网络论文 题目: 无线传感器网络的MAC协议综述 院系名称：通信学院 专业班级：电子与通信工程8班 学生姓名：郭鑫学号： S100131025 指导教师：王恒教师职称：教授 2010年12月26日 摘要： 无线传感网络作为汁算机、通信和传感器三项技术相结合的产物，已成为计算机与通信领域一个活跃的研究分支。进行实时检测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象的信息，具有极为广阔的应用和发展前景。本文主要介绍了无线传感网MAC协议的特点以及分类，然后对其中MAC协议进行了一一介绍．并作了性能对比。最后阐明了无线传感网基于竞争的MAC协议的发展趋势。

关键词：无线传感网络 MAC协议性能对比 Title：General Analysis of Wireless Sensor Network MAC Protocols Abstract：Wireless sensor networks as juice calculate machine, communication and sensor three technical combination of computer and communication, has become an active field of research branch. Real-time detection, awareness and collecting network distribution area of all sorts of monitoring information about objects, is extremely broad application and development prospect. This article mainly introduced the wireless sensor network MAC protocols of characteristic and classification, and then to the one which MAC protocols are introduced. And performance comparison. At last illustrates wireless sensor network based on competition of MAC protocols development trend. Keyword：Wireless Sensor Network MAC protocols Comparative performance 1.绪论 1.1 研究本课题的意义 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的日益成熟，无线技术的迅猛发展和人们对检测需求的多样化，人们所希望的是能够检测一定区域内的各种环境变量和被监控对象的详尽信息，通过对这些信息的综合处理和传输，使用户获得所需要的各种信息，于是人们提出了无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)的概念。无线传感网能进行实时检测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象的信息，具有极为广阔的应用和发展前景。现已成为计算机与通信领域一个活跃的研究分支，受到人们的极大重视。 1.2 无线传感器网络的应用 无线传感器网络是一种低成本、低功耗特殊的无线自组网，传感器网由大量具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器节点组成，这些传感器节点不但能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，而且可以处理收集到的探测数据，并将处理后的数据以多跳无线传输的方式送到数据收集节点(sink node)或基地台(base station)，从而实现“无处不在的计算”理念。无线传感器网络在军事侦察、生物栖息环境监测、环境信息检测、农业生产、医疗健康监护、建筑与家居、工业生产控制以及商业等领域都有着广泛的应用前景，是近年来军事部门、工业界、学术界极受关注的技术。

C型数字传感器模块通讯协议

C型数字传感器通讯协议 基本协议 波特率：多机通讯—9600 通讯模式：方式3，数据位共9位。 主机指令格式：0X00，INC1，INC2 ，LC，DATA，BCC，0XFF 0X00 —发送指令起始（PC机奇偶位须为1） INC1—指令+多机通讯时地址（PC机奇偶位须为1） INC2—指令2（PC机奇偶位须为0） LC—发送数据数（4个）（PC机奇偶位须为0） DATA—发送数据（LC个）（PC机奇偶位须为0） BCC—校验（INC1~DATA异或）（PC机奇偶位须为0） 0XFF—结束（PC机奇偶位须为0） 注：读取数据只发0X00,INC1。从机传感器发回数据的奇偶位始终为0。 １.读传感器内码： PC主机—>传感器下位机 （1）、调用１号传感器内码： 主机发：0X00，0XF1; （2）、调用2号传感器内码： 主机发：0X00，0XF2; （3）、调用3号传感器内码： 主机发：0X00，0XF3; （4）、调用4号传感器内码： 主机发：0X00，0XF4; （5）、调用5号传感器内码： 主机发：0X00，0XF5; （6）、调用6号传感器内码： 主机发：0X00，0XF6; （7）、调用7号传感器内码： 主机发：0X00，0XF7; （8）、调用8号传感器内码： 主机发：0X00，0XF8; 如地址相同的传感器接收正确则发回：４个字节的浮点数内码 如传感器接收错误则不发回数据 2.读传感器地址： PC主机—>传感器下位机（接一个传感器） 主机发：0X00,NC=0X80,0X11,0X00,0X11,0X33,0X66, 0X99,BCC,0XFF 传感器接收正确则发回：0x00,address,address,0xff 4个字节，address地址号。 2.写传感器地址： PC主机—>传感器下位机（接一个传感器，address地址号） 主机发：0X00,NC=0X80,0X22,0X01,address,0X33,0X66, 0X99,BCC,0XFF 传感器接收正确则发回：0x00,0xaa,0xaa,0xff 4个字节。 传感器接收不正确则发回：0x00,0x55,0x55,0xff 4个字节或不发数据。

无线传感器网络MAC协议进展

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/cc7646369.html, 无线传感器网络MAC协议进展 作者：李红映高峰 来源：《电脑知识与技术》2009年第13期 摘要:MAC协议是无线传感器网络协议的重要组成部分,网络的性能(如吞吐量、容量、时延及功耗等)依赖于所采用的MAC协议,也是无线传感器网络设计研究的主要技术难点之一。该文指出了无线传感器网络MAC协议设计的主要问题,对几种典型的MAC协议进行了分析和研究,并分析研究了无线传感器网络MAC协议的研究与应用方向。 关键词:无线传感器网络;MAC协议;基于预约的MAC协议;基于竞争的MAC协议;混合MAC协议 中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)13-3394-04 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的、自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者,使得人们能在任何时间、地点和任何环境条件下都能获取大量详实而可靠的信息。传感器网络由于其具有易扩展、自组织、分布式结构、健壮性和实时性等特点,能够广泛地应用在军事国防、工农业、城市管理、 生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等诸多领域。 在无线传感器网络中,介质访问控制(medium access control,MAC)协议决定无线信道的使用方式,在传感器节点之间分配有限的无线通信资源。用来构建无线传感器网络系统的底层基础 结构。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分,对传感器网络的性能有较大影响。是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。 1 无线传感器网络MAC协议设计要点 传感器节点的能量、存储、计算和通信带宽等资源有限,因而单个传感器节点的处理能力 通常比较弱。无线传感器网络的强大功能需要众多节点密切协作才能实现。局部范围内的多点通信需要MAC协议协调节点间的无线信道分配,以高效的支持在整个网络范围内的路由选择与通信路径的正确连通。在设计无线传感器网络的MAC协议时,需要着重考虑以下几个方面: 1) 能源有效性。WSN的基本特征就是能量的局限性。节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量,而且电池的能量通常难以进行补充。在WSN中,无线通信是传感器能量的主要消 耗。MAC协议要尽可能的节约能源,如减少冲突和串音、最小化控制开销、降低占空比和尽量

无线传感器网络通讯协议

无线传感器网络通讯协议 1.协议说明 1)约定一条消息指一条完整的数据包，以消息代码区分； 2)无线传感网协议包含以下三个部分： 协调器与中间服务之间通讯协议 应用层软件与中间服务之间通讯协议 协调器与应用层软件之间通讯协议 3)应用层软件包括桌面应用,Web应用以及嵌入式网关应用软件 4)所有控制指令，除群(组)发消息及上传数据外，均有应答指令，超过若干时间未收到应答或收到应答错误时，主 机根据实际情况重发或放弃。 5)会话ID的定义：会话ID为某个设备的连接。在应用软件层，会话ID用于识别是哪一个设备，在中间服务层用 于将应用软件层发来的消息转发至哪一个设备。 6)协议中*号表示内容可变 7)协议中用到的数据类型列表如下： 缩写说明 Int8 带符号8位整型 Int16 带符号16位整型 Int32 带符号32位整型 Int64 带符号64位整型 uInt8 无符号8位整型 uInt16 无符号16位整型 uInt32 无符号32位整型 uInt64 无符号64位整型 Real32 单精度浮点(32bit) Real64 双精度浮点(64bit) Char 字符型 [] 数组类型 8)协议中的数值型数据如无特别说明，均采用LSB模式，即低字节在前；

1.协调器与应用层软件之间通讯协议 1.1.消息格式定义 z以下消息相当于一类消息的模板，编码时可以把这一类消息统一定义为一个结构体。 1.1.1.节点一般消息 节点一般消息 段名 内容 段长 数据类型 说明 消息头 @ 1 Char 消息长 8 1 uInt8 会话ID * 2 uInt16由设备ID和设备索引组成 消息代码 * 1 uInt8查一般消息代码表 节点地址 * 2 uInt16 校验和 * 1 uInt8除校验和外消息其它字节的累加 1.1. 2.节点一般应答消息 节点一般应答消息 段名 内容 段长 数据类型 说明 消息头 @ 1 Char 消息长 9 1 uInt8 会话ID * 2 uInt16由设备ID和设备索引组成 消息代码 * 1 uInt8填要应答的那条消息的消息代码 节点地址 * 2 uInt16地址为0表示协调器 应答代码 * 1 uInt80x00-正确接收 0x01-错误的消息 0x02-未知的消息 校验和 * 1 uInt8 1.1.3.一般群（组）发消息 一般群(组)发消息 段名 内容 段长 数据类型 说明 消息头 @ 1 Char 消息长 7 1 uInt8 会话ID * 2 uInt16由设备ID和设备索引组成 消息代码 * 1 uInt8查一般群发消息代码表 组号 * 1 uInt80xFF表示群发,其它表示组号 校验和 * 1 uInt8

空感传感器通讯协议说明

空感传感器通讯协议 一、概述 空感传感器是一个包括温度、湿度、PM2.5、C02、VOC等多种空气传感器组成的集成设备。空感传感器的通信协议采用标准MODBUS-RTU协议，本协议规定了网关与空感传感器之间在应用层的通信协议。 二、物理接口 标准异步串行RS485通讯口。 数据传输缺省速率为：9600bps。 数据传输格式：N，8，1。 说明：网关读写空感传感器的时间间隔不小于500ms，推荐值1s。 三、MODBUS RTU通信协议详述 3.1 命令报文格式 （１）主机发送命令 （２）空感传感器返回信息 说明：

每一个数据用两个字节整数表示，高位在前，低位在后。CRC16 位校验，低位在前，高位在后。 3.2 空感传感器报文信息 （１）04H功能码：空感传感器

说明： 每一个数据用两个字节整数表示，高位在前，低位在后。 带符号整数范围-32768～32767，上传数据需除以十，负数用补码表示。如温度上传16进制0xFF9C，高位为１，表示负数，表示-10.0℃。 如温度上传16进制0x00FA，对应十进制250，表示25.0℃。 如湿度上传16进制0x0258，对应十进制600，表示60.0％。 四．调试案例 4.1 空感传感器的地址为1，读所有数据为： 4.1.1 下发命令： 01 04 0000 0005 71CB （读从数据起始地址为0000H开始的5个模拟量） 空感传感器器返回命令如下： 01 04 04,温度H，温度L，湿度H，湿度L，PM2.5H，PM2.5L，CO2H，CO2L，VOCH，VOCL，CRCL，CRCH。 4.1.2 只读温度数据时： 上位机发送： 01 04 0000 0001 600A（读从数据起始地址为0000H开始的1个模拟量） 下位机返回： 01 04 02,温度H，温度L,CRCL，CRCH。 4.1.3 只读湿度数据时： 上位机发送： 01 04 0001 0001 31CA（读从数据起始地址为0001H开始的1个模拟量） 下位机返回： 01 04 02,湿度H，湿度L,CRCL，CRCH。

无线传感器网络MAC协议：SMAC和TMAC

无线传感器网络MAC协议：SMAC和TMAC 摘要：无线传感器网络是一种新兴的网络技术，它的出现使得环境智能成为现实。它是由一些微小的节点在特设环境中彼此连接，并相互配合，而形成的一个网络。它具有广泛的应用，例如入侵者警报和跟踪，环境监测，工业过程监测和战术系统等潜在领域。然而，当无线网络在地势陡峻的地方传播时，为了实现地区全覆盖就需要使用大量的无线传感器，但它们的电池一旦耗尽时要想更换就很困难。所以节能对于传感器网络是非常必要的特别是在MAC层水平。现已经提出了多种针对不同目标的MAC协议的无线传感器网络。在各种协议中SMAC就是其中一个简单修改的成果。SMAC有静态睡眠时间表同时TMAC有动态睡眠时间表。在本文中，我们首先概述了无线传感器网络的基础知识，然后我们讨论了MAC层的性能特征，在随后的一节中概括了WSN中能源浪费的原因。紧接着描述了 i.e SMAC 和TMAC两个协议的各自的优缺点。最后，在结束之前，根据无线传感器网络与SMAC 和TMAC有关的各种设计过程都包含在文章中。 关键词：无线传感器网络，环境智能，MAC层，能源废物，SMAC，TMAC 1.引言 在开始介绍无线传感器网络前，我们需要了解为无线传感器网络发明铺平道路的要求和条件。通常情况下在我们的工作场所我们所使用的系统，主要包括个人电脑，笔记本电脑，电脑，智能手机和平板电脑等。这些系统都是建立在“人 - 系统”互动的概念上的。在这种人与信息处理系统交流互动的系统中。整个装置是间接连接到物理环境的。由用户和用户交流系统读取物理环境。另一方面，系统的装置与物理环境相互作用，并自行调整。在图1和图2中描绘了这两个方案。 系统人环境 图 1 人机交互 系统环境人 图 2 系统环境交互