2022年SNAP网络的实验室监控系统设计方案.docx
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1、基于 SNAP网络的试验室监控系统设计同学姓名:杜立鹏学号: 08指导老师:李悦目录目录错误!未定义书签;绪论 2第一章 Zigbee与 SNAP 的技术对比分析 4专 业: 电子信息班级: 0941其次章系统总体设计5第三章系统硬件设计61节点接口模块62采集节点模块7第四章系统软件设计8第五章应用成效 10参考文献11绪论无线传感器网络 wireless sensor network是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线网络连接形成的一个多跳的自组织网络系统;随着无线传感器网络(以下简称传感器网络)理论与技术的不断成熟,作为当前信息科技领域的讨论热点,以及物联网关键技术之一,随着
2、美国“聪明地球”计 划,以及我国“感知中国”方案的提出,传感器网络的应用已经由国防军事领域向环境监测、交通治理、医疗健康、工商服务、反恐抗灾等诸多领域扩展;目前,国内外的一些企业、高校及科研院所已投入力气,积极推动传感器网络的讨论开发工作虽然,目前针对传感器网络的诸如路由、定位以及拓扑掌握等算法层出不穷,然而,与传统的网络相比,传感器网络中的单个传感器节点处理才能有限,是一种资源受限的分布式网络,网络中所包含的节点数量大, 应用的环境复杂多变;如何对传感器网络的相关讨论成果进行验证和测试,以保证其在实际工作中稳固高效运行,已经成为亟待解决的问题之一;目前在传感器网络的研发和测试工作中,从业人员
3、一般采纳软件模拟和小规模部署节点测试的方法来验证理论算软件模拟可以进行大规模网络仿真, 但是由于传感器网络采纳无线传输的特性,在真实环境中存在无线信道冲突、信号多路传输、相互干扰等问题,软件模拟采纳相对理论化的模型,难以模拟真实物理环境和无线信道模型;小规模部署节点测试,虽说考虑到真实物理环境,但是对于传感器网络这种大规模,多节点协同作用的特性,不具备典型意义;因此能适合大规模传感器网络的帮助测试平(testbed ),正在引起越来越多研发机构和人员的广泛关注近年来国内外一些闻名高校、商业讨论机构纷纷建立了相应的帮助测试平台软硬件开发,其中比较有代表性的是Crossbow公司的Motework
4、s开发测试监控平台,哈佛高校的MoteLab平台和国内宁波中科集成电路设计中心的 SNAM平P 台; Moteworks是国际闻名传感器网络研发公司Crossbow针对其系列传感器节点及网络,为用户供应的一个网络监控平台,由 节点端( mote)、中间件( server )和客户端( client3部分组成;节点端包括用户无线传感器节点和基站节点,基站节点负责收集全部用户节点的通信信 息,中间件发测试监控平台,但是其主要针对特定的传感器节点以及特别的应 用背景,因此功能比较局限;通过基站节点收集用户通信数据无法关注网络中 间节点的数据包通信状态,另外其较为昂贵的价格也并不适用讨论机构做传感 器
5、大规模部署的开发测试工作; MoteLab平台是哈佛高校开发的无线传感器网络帮助测试平台,它最初部署了 26个MICA2节点,各节点分别装置在 Crossbow公司开发的具有以太网接口的编程板 如MIB-600或者Stargate )上,进而与服务器相连服务器通过以太网对节点进行重编程以及收集试验数据,并通过 Web的方式供应了试验任务治理,日程调度和用户拜访掌握等功能; MoteLab是以共享测试床为目的架构和布置的,因此无法实时监控分析节点运行和网络通信情形,更重要的是 MoteLab平台通过给每个节点连接具有以太网接口编程板,极大增加了测试平台的成本,不适合大规模的传感器网络测试应用;
6、SNAMPsensornetwork analysis and management platform)是宁波中科集成电路设计中心研发的支持无线传感器网络开发和调试的测试平台;SNAM为P 无线传感器网络的开发和调试供应了真实的软硬件基础平台和物理环境,供应了脚本形式的接口,拥有多种可视化用户接口,供应了多种输出文件,便利用户进 行离线调试和分析,以及快速复原试验设置;而,SNAMP每个节点都须连接一个测试节点,增加系统成本;架构上参照 Moteworks,同样无法很好解决掩盖问题以及在大规模网络中中间节点的问题,另外由于 SNAM是P 面对GAINS节点的定制产品,因此不具备通用性;传感器网
7、络的进展对相关测试调试技术提出了诸照实时性、便利性、通用 性、可移植性、适合大规模传感器网络等新的要求;SNAP平台适用于大规模的传感器网络,满意现在传感器网络架设测试的需要,实时收集网络中全部节点 的运行情形并进行记录和分析;在不影响系统正常工作及无需对网络进行拆装 的情形下,对大量传感器节点程序进行升级;第一章 Zigbee 与 SNAP 的技术对比分析ZigBee 技术是一种在 900Mhz 及 2.4GHz 频段的无线通讯协议,底层基于IEEE 802.15.4 标准;它的特点是低成本、低功耗(五号电池半年到一年)、低数据率( 250Kbps),网络结构优良;在楼宇中布局一个ZigBe
8、e 网络,需要考虑好标准 ZigBee 的三种角色;网络只能由协作者创建;端节点不能转发;加入网络需要申请;退出要汇报及调整路由;ZigBee 技术的典型应用,开发流程, TI 协议栈结构如图 1-3 所示;图 1 zigbee 网络应用示意图图 2 zigbee 开发流程图图 3 zigbee 协议栈结构图2021 年 11 月 18 日, CEL 公司与 Synapse wireless 合作开发 Snap网络,颠覆 ZigBee 传统的开发方式;SNAP 网络协议是一款由 Synapse公司开发的无线 mesh网络协议, Synapse 公司是国际上专业的无线网状网软硬件解决方案供应商,
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