ZigBee无线传感器网络节点的低功耗设计

基于ZigBee技术的无线传感器网络中由于网络节点能量有限,如何最大限度地利用有限能量是关键.分析了无线传感器网络节点各部分的能耗情况,提出了无线传感器从节点硬件结构和通信两方面来降低网络系统能耗,达到延长网络生命周期的目的.     

无线传感器网络的能耗性能分析

针对无线传感器网络能量有限的问题,基于瑞利衰落信道模型,建立了一种跨越物理层与媒质接入层的能耗模型,并针对IEEE802.11 DCF和时隙ALOHA协议给出了具体的能耗分析. 考虑到无线信道的多变特点与节点饱和度情况,以及用户对信道质量的要求与接入方式,对网络工作过程中的能量消耗进行了详细的分析架构. 最后给出了节点平均功耗与净荷能耗率的仿真与理论分析结果,并仿真分析了发送功率与传输速率变化对能耗的影响. 结果表明,给出的能耗模型理论分析结果与仿真值非常接近,从而验证了模型的有效性;发送功率与传输速率过大、过小都不利于能耗的节省,联合控制更易于提升能耗性能。     

基于ZigBee的无线传感网络节点的封装和实现

采用TI公司的CC2530作为无线传感网络节点的信息检测与处理核心芯片,实现Zig Bee无线传感网络节点的封装。在介绍CC2530芯片的基础上,分析了包括DHT11数字温湿度传感器在内的传感节点的封装过程。采用Altium Designer,完成了传感节点的封装和实现。实验结果表明,封装后传感节点测量的温湿度与天气实况一致,比传统温度计、湿度计更灵敏。     

基于ZigBee的井下无线传感网络系统设计

本文提出了一种基于ZigBee技术的无线传感网络系统设计,完成了整个网络的总体方案设计,采用TI公司生产的CC2430/2431设计了多种无线传感网络节点,给出了不同节点的硬件和软件设计。     

无线传感网络多节点通信链路质量检测算法

为提升无线传感网络的扩展性和通信性能,研究无线传感网络多节点通信链路质量检测算法。基于稳定路由协议设计了无线传感网络多节点通信链路质量检测算法,利用通信节点分析报文确认邻居节点间距,通过非参数局部线性核平滑方法依据邻居节点间距建立信号获取平滑后的信号接收强度。判断无线传感网络中的节点是否来自上游节点分组的平滑后信号接收强度后,采取滑动窗口局部多项式拟合方法建立链路质量检测模型,通过链路质量检测结果判断无线传感网络中该链路中通信节点移动状态,通过通信节点移动状态判断链路质量。实验结果表明,采用该算法可准确检测无线传感网络多节点通信链路质量,且在节点数量增加时检测效果依然良好,具有较好的扩展性。     

基于节点转移的ZigBee网络路由改进算法

ZigBee网络的一个主要的目标就是降低网络的耗能,以延长网络的使用时间.但ZigBee协议中的网络结构和路由算法并没有完整的讨论能量消耗问题.该文提出一种改进的分布式路由算法,该算法尽可能通过电源供电路由节点转发数据,最终减少电池供电路由节点的能量消耗来延长网络的生存时间.仿真结果表明,该算法只需少量的通讯开销就可以明显地减少电池供电路由节点的耗能.     

无线局域网能耗性能分析

为得到IEEE802．11分布式协调功能（DCF）在无线局域网环境中饱和状态下的能耗性能,根据节点在每一虚拟时隙内发送的报文概率和条件碰撞概率,通过计算节点在每个虚拟时隙内的平均能耗和每个虚拟时隙的平均系统时间,得到了节点的平均功耗和网络的载荷能耗率．分析结果表明：报文越长、信道速率越高,网络的载荷能耗率越低,能耗性能越好;网络的载荷能耗率与网络规模呈近似线性关系;随着信道速率的提高,基本接入机制将逐渐显示出较RTS／CTS接入机制更大的优势;当网络超过一定规模时,节点的平均功耗主要取决于接收功耗,而发送功耗、空闲功耗仅对其有微弱影响．     

基于时间反演的无线传感网络节点定位技术的研究进展

本文对时间反演技术以及无线传感网络节点定位的发展进行了一定的综述。最后对时间反演应用于无线传感网络节点定位后的优势进行了讨论,并且阐述了几个有待解决的技术问题。     

基于ZigBee无线传感网络的温湿度监控系统设计

本文设计了一套基于ZigBee无线传输方式的温湿度监测系统。采用无线射频芯片CC2530作为无线收发器和控制器,SHTlx作为温湿度传感器,实现了多节点数据采集,将采集的数据通过串口RS232来实现PC上位机与单片机控制模块半双工串行通信。实验结果表明该系统具有数据传输正确、实时性好、结构简单、布点灵活以及耗能低等优点。     

节点两次抛洒的无线传感器网络能耗平衡策略

针对无线传感器网络中的“能量空洞”问题,提出了一种将传感器节点分两次抛洒的能耗平衡策略。基于圆形区域网络的多跳传输方式,分析了无线传感器网络的能耗模型,并在各圆环内对传感器节点进行不均匀抛洒。为了克服节点密度较大圆环采集数据的冗余性,首先在各圆环内等密度抛洒只具有传感功能的节点,第二次抛洒的节点仅作为中继站向相邻圆环转发数据,根据节点平均能耗相等的原则,确定各圆环内的中继节点密度。传感节点和中继节点分别进行抛洒,不仅节省了硬件成本,而且减轻了网络的传输负载。仿真结果表明,该策略能够有效平衡节点能耗,缓解能量空洞问题,从而延长无线传感器网络的生存时间。     

基于ZigBee技术的无线传感器网络设计研究

简要分析了ZigBee协议栈,提出了一种基于ZigBee技术的无线传感器网络的系统方案,详细阐述了终端节点和协调器节点模块的硬件设计方法和过程。     

基于ZigBee的无线传感器网络的自愈功能

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中如何延长路由节点的生命期和保证网络正常运行非常重要.以WSN主控芯片CC2430为硬件基础,建立了在ZigBee协议下固定节点的链状网络路由模型,提出了一种网络自愈的方法,即为每跳路由节点配备一个备用路由节点,利用高斯算法对各路由节点接收信号强度(received signal strength indi-cation,RSSI)值进行检测,依据检测的RSSI值判定电池的供电情况,进而决定是否启动处于睡眠的备用路由代替当前路由承担相应的工作.实验结果表明,在没有环境因素的情况下,可以较好地实现自愈功能.     

基于ZigBee的无线传感器网络管理系统架构设计

 基于WINNA网络管理抽象模型, 结合ZigBee协议的应用特征, 提出一个新的无线传感器网络管理框架; 给出了一个基于代理的节点嵌入式系统架构, 并支持异构的网络环境; 设计了可视化网络管理平台, 提高了网络管理的易用性和工作效率. 实验表明, 该网络管理系统充分利用了有限的网络资源, 可提高无线传感器网络应用系统的服务质量.     

基于ZigBee无线传感器网络的温室监测系统设计

为了解决温室环境监测系统中遇到拓扑结构固定、节点延展性差等问题,提出了基于ZigBee无线传感器网络的温室监测系统设计与实现方法,构建了基于ZigBee协议的无线监测网络,给出了网络中节点硬件和软件的设计方案,详细论述了ZigBee协调器的组网过程。该系统利用PIC18F4620单片机控制CC2420无线收发器模块收发数据、驱动温湿度传感器（SHT11）,通过I²C总线方式进行数据采集,将采集的温湿度经ZigBee网络传输到监测平台。测试结果表明,该系统具有结构简单、节点灵活、功耗低等优点,实现了在无线环境下对温室中温湿度的有效监测。     

基于ZigBee网络的心音无线检测系统设计

针对众多连线的心音检测仪给病人带来心理上的干扰问题,介绍了基于Z igBee的无线传感器网络在心音信号传输中的应用,设计了一种心音无线检测系统,包括心音传感器、信号预处理、A/D转换电路、网络节点、检测基站和数据采集及自动分析部分.根据心音信号属于非平稳信号的特点,提出了基于复杂度的心音分析方法.实验结果表明,本系统能够对心音信号进行实时采集和有效传输,基于复杂度的算法能够成功地从心音信号提取S1和S2,并获取了3项医学指标:心率,第一心音与第二心音幅值比(S1/S2)和舒张期与收缩期时限比(D/S),初步实现了心音信号的自动识别.     

Energy Consumption in Wireless Sensor Networks

Wireless sensor networks (WSNs) can be used to collect surrounding data by multi-hop. As sensor networks have the constrained and not rechargeable energy resource, energy efficiency is an important design issue for its topology. In this paper, the energy consumption issue under the different topology is studied. We derive the exact mathematical expression of energy consumption for the fiat and clustering scheme, respectively. Then the energy consumptions of different schemes are compared. By the comparison, multi-level clustering scheme is more energy efficient in large scale networks. Simulation results demonstrate that our analysis is correct from the view of prolonging the large-scale network lifetime and achieving more power reductions.     

基于ZigBee的无线传感器网络在大型停车场中的应用

基于ZigBee技术,提出了在大型停车场中组建无线传感器网络的一种构建方法.通过无线传感网络和车牌识别系统相结合,能够方便、迅速的管理车位和引导停车,实时采集车辆信息,将防盗、消防、报警相结合.能对车辆来源复杂的大型停车场实现有效管理.     

基于ZigBee无线传感器网络的数据安全传输

研究了ZigBee无线传感器网络标准协议的安全体系,分析了NWK层和APS层使用的安全模式、提供的安全服务以及相应的安全套件,提出了一种基于ZigBee技术的无线传感器网络的安全算法。该算法加解密数据所用时间短,执行效率高,且具有抵御数据篡改的能力,可用于无硬件AES加密保护且CPU计算能力较弱的环境中。     

基于ZigBee无线传感网络的楼宇空气检测系统研究

针对楼宇空气品质对人类的危害和影响,设计了一种基于ZigBee无线传感网络的楼宇空气检测系统,系统包括各模块软件和硬件设计;该系统能够检测甲醛、苯、二氧化硫、二氧化碳、氨气以及氮氧化合物等正在严重危害我们身体的有毒有害气体,并实现数据的采集、处理、传输、显示以及超限报警,为家庭用户提供安全信息,避免事故发生.