基亏无线自组网技术的监控系统设计

（ ．中 国 工 程 物 理 研 究 院 电 子 工 程 研 究所 ，四 川 绵 阳 ６ １ ０ １ ２９ ０ ２ ．中 国 电子 科 技 集 团公 司 第 ２ ９研 究 所 ，四 川 成 都 ６ ０ ３ １ ０ ６） 摘 要 ：设 计 一 套 基 于无 线 自组 网技 术 的 监 控 系统 ， 旨在 对 运 输 及 库 存 中 的 重 要 产 品 进 行 远 距 离 监控 ， 免 繁 琐 的人 避
关键 词 ： 线 传 感 器 网络 ；移 动 自组 织 网络 ； 控 ；紫蜂 技 术 ； 由 协议 无 监 路
中 图 分 类 号 ： Ｐ ７ ＋５ Ｔ ２ ３ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ２ ６（０１ ） ７ ０ｌ ３ ０ ６ ４ ６ ３ ２ １ １— １— ４
ｂ ｉ ｐ ｔ ｅ ｓｔ ａ ｖ ｍｉ ｕ ｅ ｏ ｎ ｒ ｎ ｅｉ ａ ｉｅ ． ｕ ｌ ｕ ｍｅｌ ｓ ｎｆ ｅ ｄ ｉ ｈ ｉ ｎ ｔ ｓｉ ｃ ｕ ｔ ｒ ｇ ｓ ｅ ｌ ｄ ｎ ｙａ ｒ ｚ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｗ ｉ ｌｓ ｅ ｓ ｒ Ｎ ｔ ｏ ｋ ；ｍｏ ｉ ｏ ｅ ｗ ｒ ｓ ｒ ｅ ｓＳ ｎ ｏ ｅ ｗ ｒ ｓ ｅ ｂ ｌ Ａｄ ｈ ｃ ｎ ｔ ｏ ｋ ；ｍｏ ｉ ｒ ｉＢ ｅ；ｒ ｕ ｉ ｇｐ ｏｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ；Ｚ ｇ ｅ ｏ ｏ ｔ ｒ ｔｃ ｌ ｎ
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壮 性 设 计 是 关 键 点 。 由 于 产 品 位 置 是 动 态 变 化 的 ， 适 合 有 不
线 传 输 ， 且 为 了避 免 经 常 性 地 更 换 电池 ， 须 保 证 低 功 耗 并 必 工作 ， 因此 终 端 节 点 之 间采 用 短 距 离 、 耗 无 线 通 信 方 式 ， 低 而
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手 段 收 稿 日 期 ：０１ － ６ １ ２ １０—９ 稿 件 编 号 ：０ １６ ８ ２ １０ ０ ２
活 ． 本 低 廉 。 此 监 控 终 端 组 成 ＷＳ 成 因 Ｎ。 由 于 ＷＳ 是 短 距 离 通 信 ，因 此 需 中继 基 站 将 终 端 信 息 Ｎ
作 者 简 介 ： 曼 （ ９ ７ ） 女 ， 徽 无 为人 ， 刘 １７ 一 ， 安 工程 师 。研 究 方 向 ： 面测 试 系 统 工程 。 地
趋 势
硬件 设 计 分 为 ３部 分 ， 括 监 控 终 端 、 控 中 继 及 监 控 中 心 。 包 监 其中监控终端的指标 ： １ 位 置 ： 于 产 品相 同 空 间 内 ； ） 池 工 作 时 间 ： ） 处 ２电 １年 或
更 长 时 间 ； ） 讯 接 口 ： 线 网 络 ； ） 测 内容 ： 度 、 动 、 ３通 无 ４监 温 移
监 控 终 端 是 整 个 监 控 系 统 的核 心 装 置 ， 低 功耗 、 型 化 、 其 小 健
静止 ， 息传 递需要短 距离 、 耗方式 ， 在运输 过程 中 ， 信 低 而 需
要 远 距 离 传 输 将 信 息 传 送 至 监 控 中 心 ， 且 当 多 种 产 品处 于 并
不 同的 运 输 工具 中 时 ， 运 输 工 具 之 间 的 信 息 交 互 需 要 动 态 各 联网方式 。 以提 高在 屏蔽 地 点 信 号 传 输 能 力 。 因此 提 出 ＷＳ Ｎ、
本系 统需 监控 产 品在全 国范 围内 的车载 和库 存 状况 。 车载 时 ， 厢 内 的节 点 相对 于 车 静 止 ， 车 之 间 相 对 运 动 ； 存 时 ， 车 各 库 节 点 之 间 ， 房 之 间 均 是 相 对 静 止 。 笔 者 主 要 针 对 运 输 过 程 库
中 的监 控 进行 探讨 。为 了实 现 长 时 间大 范 围 内持续 监 控 ， 统 系
一
１ ３一 ｌ
《 电子设 计工 程＞ ｏ １年第 １ ＞ ｌ ２ ７期
进行转发 ， 继指标如下 ： 中
最 易 与 传 统 通 信相 连接 的 中继 节 点 完 成 最 终 的 信 息发 送 。
１ 位 置 ： 房 或运 输 车上 ； ） 库 ２ 电 源 ：２ ） ２ ０ Ｖ交 流 或 １ 直 流 ； ２Ｖ
笔 者 提 出基 于无 线 自组 网 技 术 的监 控 系 统 的设 计 ， 旨在 实 现 对 某 些 重要 产 品 在 全 国范 围 内 的 库 存 、 输 过 程 中 的数 运 量 、 置 以 及 各 种 状 态 进 行 持 续 地 监 控 ， 免 繁 琐 的 人 工 管 位 避 理 过 程 ， 高管 理效 率 。 提 良好 的通 信 系统 设 计 是 本 系统 关键 ， 涉 及 地 面 运 输 和 其
库 存 ， 运 输 车 厢 内 及 库 房 时 产 品 活 动 空 间 不 大 ， 置 相 对 在 位
开箱 、 电池 电压 、 离 等 。 距 主 要 功 能 ： 时 处 于 低 功 耗 休 眠 状 态 ， 测 到 异 常 信 号 平 监
或 定 时 时 间 到 则退 出 休 眠 状 态 ，发 射 状 态 信 息 到 中继 基 站 。
４ 某 监 控 中心 离 中继 基 站 太 远 （ ） 如超 过 １ｋ ， 向 监 控 ｍ） 则
看 ． Ｎ 与 Ｍ Ｎ Ｔ有 许 多 共 同 点 ， 采 用 无 中心 、 布 式 协 ＷＳ Ａ Ｅ 都 分
作、 自组 织 、 跳 无 线 组 网形 式 ． 多 每个 节 点 都 具 有 路 由 转 发 功
主 要功 能 ：
与传 统 通 信 方 式 相结 合 。监 控 中 心 的设 计 取 决 于 终 端 与 中 继
的特 点 ． 此 不 赘 述 。 在
１２ Ｗ Ｓ 与 Ｍ＿ ＮＥＴ 的 特 点 ． Ｎ Ａ
ＷＳ Ｎ是 由部 署 在 监 测 区域 内 大 量 的 廉 价 微 型 传 感 器 节 点 组 成 ． 过 无 线 通 信 方 式 形 成 的 一 个 多 跳 的 自组 织 的 网络 通 系 统 。 目的 是 协 作 地 感 知 、 集 和 处 理 网 络 覆 盖 区 域 中被 其 采 感 知 对 象 的信 息 ． 发 送 给 观察 者 。Ｍ Ｎ Ｔ是 由具 有 移 动 特 并 Ａ Ｅ 性 的 节 点 组成 的拓 扑 结 构 随 时 发 生 变 化 的 网络 。从通 信 角 度
应 了应 用 中对 网 络 和 设 备 移 动 性 的 要 求 ，从 而 引起 关 注 ， 并
在 ２ Ｏ世 纪 ９ ０年 代 以后 获 得 广 泛 的认 可 和 研 究 ｌ 历 经 十 几 １ ｌ 。 年 ， Ｎ 和 ＭＡ Ｅ ＷＳ Ｎ Ｔ在 国外 军 事 通 信 和 民事 通 信 领 域 发 展 迅 速 ， 已展 现 出作 为 未 来 Ｉｔｒｅ 重 要 组 成 部 分 的不 可 阻 挡 的 ｎｅ ｔ ｎ
１接 收 终 端 监 测 数 据 ， 转 发 到 监 控 中 心 ； ） 并 ２ 接 收监 控 中心命令 并转 发监 控中心 对监 控终端 的命 令 ； ） ３ 由于 监 控 终 端 损 坏 或 电 池 断 电等 ， 致 中 断 基 站 在 设 ） 导
定 时 间 内不 能 与 其 联 系 ， 向监 控 中 心 发送 报警 信 号 ； 则
工 管 理 过 程 从 通 信 组 网 、 件 设 计 方 面介 绍 了初 步 方 案设 计 ， 利 用短 距 离 、 耗 的 ＷＳ 实 现 相 对 静 止 空 间 内的 组 硬 拟 低 Ｎ
网 ． 用 ＭＡＮＥ 实 现 相 对 运 动 时 的 组 网 ， 实 现 全 国 范 围 内 的 ， 息 传 递 时 间 小 于 ５ 系 统 中终 端 节 点 间 采 用 ＷＳ 运 输 正 常 情 况 下 本 Ｎ，
各车直接采用传统通信方式 ， 紧急 时 车 之 间 采 用 ＭＡ Ｅ ， Ｎ Ｔ 再
３ 与终 端 通 讯 接 口 ： 线 接 口 ； ） 无 ４ 与监 控 中心 通 讯 接 口 ： ） 以太 网 、 Ｐ Ｓ 卫 星通 讯 ； Ｇ Ｒ 、 ５ 自组 网 ： Ｎ Ｔ ） ＭＡ Ｅ 。
无 线 传 感 器 网 络作 为 未 来 改 变 世界 的 十 大 技 术 之 一 、 球 未 全 来 四 大 高 技 术 产 业 之 一 ， 显 著 的 低 功 耗 特 点 ， 且 布 署 灵 有 并
ＭＡ Ｅ Ｎ Ｔ及 传 统 通 信 技 术 相 结 合 的 方 式 作 为 本 系 统 网络 通 信
第 １ 第 １ ９卷 ７期
Ｖｏ ． ９ １１
ＮＯ １ ．７
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
２ １年 ９月 ０１
Ｓ ｐ．２ １ ｅ ０１
基 亏 无 线 自组 网技 术 的监控 系统 设计
刘 曼 ．何 晓 英
无 线 传 感 器 网 络 （ Ｎ） 移 动 自组 织 网 络 （ Ｎ Ｔ） ＷＳ 和 ＭＡ Ｅ
是 无 线 自组 织 网 络 技 术 中 由 于 应 用 场 合 、 动 特 性 、 址 方 移 寻
１ 理 论 分 析
ｌ１ 系 统 目 标 －
式 等 的 不 同 而 产 生 两 个 分 支 ． 们 的 网络 均 由 不 需 要 任 何 基 它 础 设 施 的一 组 具 有 动 态 组 网能 力 的 节 点 组 成 ［ ” 。这 些 网 络 适