无线传感器网络节点重编程研究与设计

来源 :浙江大学计算机学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenshenxiaomo
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无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由分布在各个区域的自组织的节点设备组成的无线网络。这些节点设备通过自身的传感器来监测周围的物理或者环境状况,比如温度,声音,压力,震动等。通过汇总和分析这些信息,以来做出决策。无线传感网络最初应用在军事领域,用以战地的一些监测,近年来,无线传感网络越来越多的应用在民用工程上,包括环境的监测,家庭自动化,交通控制等领域。随着无线传感网络应用的越来越广泛,它成为了当前研究的热点之一。无线传感网络是由大量的节点组成的,节点在无线传感网络中具有路由和感知的功能。通常无线传感网络由大量的低成本的,资源受限的传感器节点组成,用来部署在复杂的环境中,节点往往通过电池来供电,因此在无线传感网络节点操作系统设计时,低功耗是一个很有挑战性的问题。传感器节点数量众多,分布在很广的区域,甚至是难以接近的环境中。通过手动来实现节点上软件的更新和故障修复难度很大,因此需要节点具备通过无线网络更新自身软件的能力。针对以上的传感器节点的特点和重编程在无线传感网络中的必要性,论文提出了在无线传感网络操作系统上重编程的设计方案。在分析并总结现有主流的操作系统重编程方案的设计的基础上,设计并实现了一个基于模块动态加载的重编程方案。模块基于可重定位的ELF文件来实现,由于标准ELF文件是基于32位的数据类型的,因此在8位或16位的节点体系结构上,高16位是用不到的,还有ELF文件格式也存在很多冗余信息,因此提出一个ELF文件剪裁方案,用于减少模块中的冗余信息。同时,实现了一种模块的预链接机制,将模块的链接过程转移到基站,加速模块在节点上的加载速度。最后通过试验,证明了重编程方案的低功耗性。
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