基于CC1101与GPRS的无线传感器网络设计

摘要

无线传感器网络中,汇聚节点是传感器网络与外部网络的唯一接口,它将传感器网络的监测数据转发到外部网络上,并向传感器节点发布用户的监测任务。本文侧重于汇聚节点与传感器节点的点对多点通信和汇聚节点的广域网接入两个方面,设计了基于CC1101与GPRS的无线传感器网络。
　　在传感器网络的点对多点通信方面,设计了以汇聚节点为中心的星型网络,并采用时分多址(Time Division Multiple Address,TDMA)机制实现该网络的多点通信。由于TDMA机制需要节点之间严格的时间同步,本文在TDMA帧的第一时隙采用洪泛时间同步协议(Flooding Time Synchronization Protocol,FTSP)对汇聚节点与传感器节点进行时间同步,进而保障TDMA机制的运行。另外,为满足无线传感器网络的低功耗需求,选用TI公司生产的射频收发芯片CC1101进行该网络的数据传输。
　　在广域网接入方面,选择了具有成本低、覆盖范围广和永远在线等优点的GPRS网络。汇聚节点通过GTM900-C模块接入GPRS网络,实时地将传感器网络的监测数据转发至Internet上的监控中心。本文编写了分别运行于汇聚节点上位机和监控中心服务器的客户端/服务器模式的软件,实现了汇聚节点与监控中心之间即时信息的传输、任意格式文件的传输以及监测数据的实时转发等功能。
　　在实际环境中,分别从同步精度、GPRS网络连接和数据传输三个方面对网络的性能进行了长时间测试。测试结果表明,本文设计的无线传感器网络能实现可靠的节点同步与数据传输。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.3论文主要工作及内容安排

第二章 无线传感器网络的时间同步

2.1时间同步概述

2.2几种典型的时间同步协议

2.3 FTSP协议应用

2.4本章小结

第三章 系统设计方案

3.1系统设计

3.2无线传感器模块

3.3 GPRS网络设备

3.4监控中心服务器

3.5本章小结

第四章 系统软件设计及测试结果分析

4.1传感器网络的多点通信设计

4.2基于GTM900-C的无线通信设计

4.3系统测试结果与分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢