野外油气管道监测的无线传感器网络协议研究与设计

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本文以野外油气管道监测应用为设计目标,研究适合于该应用背景的无线传感器网络协议体系,提出了适合线型拓扑结构的无线传感器网络协议(WP-LTS:WSN Protocol for Liner Topological Sturcture),并在Keil C集成开发环境下,以CC2420射频芯片和C8051F121为载体,设计WP-LTS协议栈程序。针对野外油气管道监测应用背景,WP-LTS协议体系给出了一系列问题的解决方案,包括节点布置方案、独立于应用的数据融合机制、网段划分方法、预约协同工作机制、时间同步和延迟补偿方法以及功率控制方案等。WP-LTS协议栈设计包括层次功能划分、各层规范定义、接口定义和算法设计等。WP-LTS协议栈层次主要包含应用层、网络层、数据融合层、MAC层和物理层;各层规范的核心内容是各层原语的语法定义和相关功能的实现;算法设计为相关的功能提供实现的步骤。本文采用函数调用的方法来构建WP-LTS协议栈,层与层之间采用函数调用来传递数据包或数据结构。协议栈中每一层的功能分别由一个子文件实现,该子文件利用下一层子文件提供的服务接口,实现本层协议的功能,并为上一层协议提供服务接口。线型无线传感器网络具有广阔的应用背景,针对线型拓扑结构所具有的特点,WP-LTS协议栈提供的协议解决方案具有针对性强、高效、简洁等特点。
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