无线传感网络路由算法研究及嵌入式实现

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随着无线通信技术的发展和嵌入式技术的进步,无线传感网络越来越广泛的融入我们的生活。近年来,地球物理地震探测仪也开始向低功耗、无线化方向发展。现有的无线传感网络设备广泛采用的是低功耗ZigBee设备上运行IEEE802.15.4协议栈,能够很好的满足低功耗、低速率的数据传输要求。在无缆存储地震仪的研发过程中,由于地震探测数据量大且设备节点需要在野外长期工作,现有的传输设备很难满足这个需求。因此,设计一种具有低功耗路由协议、高速率数据传输的地震数据传输节点对无缆存储地震仪的研究越来越重要了本论文主要研究和实现了无缆存储地震仪上无线数据传输系统。该系统采用了低功耗、高速率的Wi-Fi无线通信模块,在嵌入式Linux系统上运行基于ZigBee路由思想的树路由和AODVjr路由,来实现无线传感网络的组网。并在嵌入式Linux系统上移植了高效稳定的vsftpd协议,在节点上搭建了无线传感网络的数据传输平台。从而实现了一个具有高速数据传输速率、运行ZigBee低功耗路由协议的无线传感网络。本论文首先介绍了ZigBee协议的两种常见组网方式:运行树路由的分层拓扑组网和运行AODVjr路由的网状网组网,分析其核心路由思想。然后在嵌入式Linux系统上搭建路由协议框架,在Linux内核的Netfilter框架上注册核心路由模块,根据路由协议监测网络协议栈的数据包流向,并设计用户空间的守护进程,通过NETLINK协议与内核空间通信,及时根据网络状况控制内核路由表和内核数据包给的流向。搭建了路由协议框架。然后根据前期对ZigBee路由协议的研究工作,在Linux系统上实现其路由思想,并进一步移植到嵌入式ARM平台。并在ARM平台上连接低功耗、高速率的Wi-Fi模块,搭建高速数据传输硬件平台。最后对各个节点上移植vsftpd协议,在节点上搭建ftp服务器,这样可以在服务器端通过ftp协议访问各个节点,搭建了数据传输软件平台。从而实现了了无缆存储地震仪的低功耗组网和高速率数据传输。测试结果表明:在嵌入式ARM节点上,树路由协议和AODVjr路由协议运行稳定,组网正常,数据传输速率可以满足地震探测仪的高速传输需求。
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