一种低功耗传感器网络节点及路由设计.pdf

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1、一种低功耗传感器网络节点及路由设计曾闵，等ALow—powerSensorNetworkNodesandRouteDesign曾陶住虹(西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010)摘要：针对无线传感器网络因电池供电而存在能量受限的问题，设计了一种低功耗无线传感器网络节点和一种分层单向路由算法。无线传感器网络节点由ARM低功耗微处理器STM32F103C6T6和S14421射频无线收发芯片构成。分层单向路由将传感器节点与基站节点根据位置远近不同划分到不同的层．通过对无线传感器网络节点自身功率控制和无线数据选择最优路径降低节点功耗，延长无线传感器网络整体寿命。能

2、耗仿真与组网试验表明，该设计数据传输可靠，且效率低。关键词：无线传感器网络路由功率控制低功耗可靠传输中图分类号：TP393文献标志码：AAbstract：ThenodesofWSNalebattery—powered。SOtheproblemoflimitedenergyexists．Aimingatthisissue，thelowpowernodeofWSN，andthehierarchicalunidirectionalroutealgorithmhavebeendesigned．ThenodeofWSNiscomposedofARMlowpowermicr

3、oprocessorSTM32F103C6T6andtheRFwirelesstransceiverS14421．Thesensornodesandthebasestationnodesareassignedtodifferentlayerbythehierarchicalunidirectionalrouteaccordingtodifferentlocationsnearorfar．Thepowerconsumptionofthenodeisreducedthroughcontrollingthepowerofthenodeitself-andselecti

4、ngoptimalpathforwirelessdatatransmission，andtheoveralllifecycleofthenetworkisextended，Thesimulationofenergyconsumptionandnetworkingtestindicatethatreliabledatatransmissioncanbeconductedbythisdesignschemeunderlowerpowerconsumption．Keywords：Wirelesssensornetwork(WSN)RoutePowercontrolkw

5、powerconsumptionReliabletransmission0引言无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)由大量随机分布，具有实时感知、无线通信和自组织功能的传感器节点组成⋯。能耗是影响无线传感器网络生存周期的重要因素。无线传感器网络中的节点有效生命周期与节点硬件电路设计和路由方式密切相关[2]。无线传感器节点一般采用电池供电的方式，节点生存周期与节点能耗成反比。对于节点而言，它的能耗分布在无线数据接收、数据发送、数据处理、传感器数据采集和节点本身电路消耗上，其中主要是数据发送、数据接收和节点自身电路的能量消耗。根据这一特

6、点，本文采用低功耗芯片设计了节点硬件电路，通过对ARM微处理器编程使节点在传输空闲时处于休眠状态，采用最少数据转发次数的路由方式来降低节点功耗，达到低功耗的目的∞J。国防基础科研计划基金资助项目(编号：B3120110005)。修改稿收到日期：2012一10—30。第一作者曾闵(1989一)，男，现为西南科技大学通信与信息系统专业在读硕士研究生；主要研究方向为无线传感器网络。《自动化仪表》第34卷第10期2013年10月l节点设计无线传感器网络节点设计分为硬件设计和路由设计两部分。硬件电路是实现无线数据采集传输的有机载体。路由是通过合理有效的路径算法使数据以最可

7、靠的方式传输到汇聚节点。1．1节点硬件设计无线传感器网络节点硬件结构如图1所示，其核心为STM32F103C6T6处理运算电路和S14421无线网络硬件电路。蓄电池状态指示⋯Ⅲ姗w廿-目蒌图1WSN节点结构示意图Fig．1SchematicdiagramofthestructureofWSNnode基于STM32F103C6T6微处理器的无线传感器节点可采集多种传感器中的数据，对于数字传感器，也可进行休眠操作。节点没有进行通信时，处于休眠状态；当S14421接收到无线信号时，节点通过nIRQ中断被51无线信道墨一一种低功耗传感器网络节点及路由设计曾闵，等唤醒，微

8、处理器进行相应的处理后再