基于低頻喚醒技術(shù)的低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個涉及多學(xué)科的研究領(lǐng)域，綜合了無線通信技術(shù)、分布式信息技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于應(yīng)用環(huán)境的特殊性，傳感器節(jié)點(diǎn)還需要具有低功耗、低成本等特點(diǎn)。功耗作為限制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要因素，近年來一直是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)。
　　目前，節(jié)點(diǎn)通常采用單頻段睡眠喚醒方式來降低功耗，進(jìn)而延長節(jié)點(diǎn)的使用壽命。這種睡眠喚醒方式存在兩個缺點(diǎn)：第一，功耗較高。網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)需要定時醒來做時鐘同步并判斷是否有通信請

2、求，大量的能量消耗在維持系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)同步上，而用于有效信息通信的能量僅占總功耗的小部分。第二，系統(tǒng)實(shí)時性差。系統(tǒng)僅能在指定的時間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，無論通信事件何時發(fā)生都只能等到節(jié)點(diǎn)定時酲來之后完成通信任務(wù)。為了解決這兩個問題，本文基于低頻喚醒技術(shù)設(shè)計(jì)雙頻段無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，使節(jié)點(diǎn)在傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能之外具有可被低頻信號喚醒的功能。即協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過125kHz低頻信號喚醒傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)從125kHz頻段的信號中獲取能量并及時

3、喚醒自己。以此功能為基礎(chǔ)，解決雙頻段低功耗節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)問題，即針對基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)下的主從星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)MAC協(xié)議進(jìn)行修改，采用低頻喚醒幀代替標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的信標(biāo)幀，用主動的低頻喚醒代替被動的時鐘同步，達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)整體功耗和提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)時性的目的。
　　性能分析及仿真結(jié)果表明，基于低頻喚醒技術(shù)的雙頻段無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比于采用睡眠喚醒機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有更高的實(shí)時性和更低的功耗，適用于基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)下的環(huán)境監(jiān)測