基于低頻喚醒技術的低功耗無線傳感器網絡節(jié)點設計.pdf

1、無線傳感器網絡是一個涉及多學科的研究領域，綜合了無線通信技術、分布式信息技術、嵌入式技術和無線傳感器網絡技術。由于應用環(huán)境的特殊性，傳感器節(jié)點還需要具有低功耗、低成本等特點。功耗作為限制無線傳感器網絡技術發(fā)展的主要因素，近年來一直是無線傳感器網絡研究的重點。
　　目前，節(jié)點通常采用單頻段睡眠喚醒方式來降低功耗，進而延長節(jié)點的使用壽命。這種睡眠喚醒方式存在兩個缺點：第一，功耗較高。網絡中各節(jié)點需要定時醒來做時鐘同步并判斷是否有通信請

2、求，大量的能量消耗在維持系統(tǒng)中各節(jié)點同步上，而用于有效信息通信的能量僅占總功耗的小部分。第二，系統(tǒng)實時性差。系統(tǒng)僅能在指定的時間進行數據通信，無論通信事件何時發(fā)生都只能等到節(jié)點定時酲來之后完成通信任務。為了解決這兩個問題，本文基于低頻喚醒技術設計雙頻段無線傳感器網絡節(jié)點，使節(jié)點在傳統(tǒng)無線傳感器網絡節(jié)點功能之外具有可被低頻信號喚醒的功能。即協(xié)調器節(jié)點通過125kHz低頻信號喚醒傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點從125kHz頻段的信號中獲取能量并及時

3、喚醒自己。以此功能為基礎，解決雙頻段低功耗節(jié)點的組網問題，即針對基礎設施網絡下的主從星型網絡拓撲結構對IEEE802.15.4標準MAC協(xié)議進行修改，采用低頻喚醒幀代替標準協(xié)議中的信標幀，用主動的低頻喚醒代替被動的時鐘同步，達到降低網絡整體功耗和提高網絡實時性的目的。
　　性能分析及仿真結果表明，基于低頻喚醒技術的雙頻段無線傳感器網絡相比于采用睡眠喚醒機制的無線傳感器網絡具有更高的實時性和更低的功耗，適用于基礎設施網絡下的環(huán)境監(jiān)測