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无线传感器网络拓扑结构和连通性监测平台

作者:鞠芳,刘珩 来源:RFID世界网 2011-08-04 10:46:13

摘要:无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式组成的一个多跳的自组织网络系统,是一种全新的信息获取和处理技术。本文基于Freescale 公司的MC1321x-NCB 套件实现了无线传感器网络的构建。以邻接矩阵和网络拓扑结构之间的对应关系作为理论基础,自主设计和实现对无线传感器网络拓扑结构的实时监控。并最终,对监控平台进行了测试。

关键词:无线传感器网络[11篇]  串口通信[1篇]  拓扑结构[0篇]  Zigbee[59篇]  监测平台[1篇]  邻接矩阵[0篇]  


  对于拓扑结构的绘制我们使用Ucinet中的NetDraw来实现。

  4.2 监测平台的实验结果

  1、将Zigbee套件中的NCB节点连接至PC机,打开开关,通过连线PC机将向该节点供电。NCB节点开始进行信道能量扫描、选择信道、短地址和网络PAN ID。最终建立新的网络,并等待其他Zigbee设备的加入;

  2、将套件中的一个SRB节点打开,等待一段时间。此时SRB节点正在进行信道扫描,找到可以接入的网络,并连接至父节点。我们可以通过节点自带的LED灯观察到网络的连接情况。若NCB上的LED灯如下显示,则表明有一个设备已连接[4]:

  3、打开另一个SRB节点,上述过程将被重复。最终NCB上的LED灯将如下显示,表明有两个节点已经连接至父节点:

  4、运行监控平台程序获得网络拓扑和连接关系的显示。

  5、关闭其中的一个SRB节点,用于模拟能源耗尽或其他形式的损坏导致节点不能工作。等待一段时间,NCB节点在向关闭的节点发送三次数据失败后,判断它已经和网络断开。在下一次向串口发送数据时,内容将做相应改变。由此,最终生成的拓扑图形也会发生如下:

   6、打开已经关闭的节点,将另一个节点关闭。等待一段时间后,监控平台根据重建的网络得到如下拓扑结构:

  可以看出,对于实际中网络拓扑结构的变化,监测平台能够实时的做出变化,按每3秒一次的速度进行刷新。

  5. 总结

  本文基于 Freescale 的Zigbee 套件,选取并实现了星型网络的搭建,完成了对网络连通性的实时获取。在此基础上搭建了网络拓扑结构的监测平台。经过实验证实其可以依网络拓扑结构变化而变化。然而,星型网络虽然构造简单、易于实施,但其灵活性较差,容易发生故障,路由修复能力较弱。下一步我们应该尝试在网状网的情况下完成检测平台的搭建。除此之外,将现在获取的抽象化的拓扑结构——无向图进一步具体化——显示出节点的具体坐标也是一个值得研究和努力的方向。这将使监测平台有更好的实用价值。
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