基于FPGA的無線傳感器網絡自組網設計

【摘要】本論文主要內容是針對無線傳感器網絡的自組網絡的研究，提出了一種基于FPGA的高速運算處理的對等網絡節點的自組網絡的設計方法，用于構建WSN應用的專用設計IP核，適用于各種不同的WSN網絡層路由協議和各類不同的WSN應用場景。

【關鍵詞】FPGA無線傳感器網絡（WSN）自組網

無線傳感器網絡是一種低速的自組織移動ad hoc網絡，隨機分布的各個網絡節點通過相鄰節點間相互交換數據來實現整個網絡的路由功能。相鄰節點間相互通信要求節點能發現周圍節點和獲取周圍節點的相關信息PIB，用以接收其他節點發送的數據和選擇路由發送方向。

自組網就是無線傳感器網絡中節點間相互發現，自主組織網絡上線的功能，在無線傳感器網絡中處于至關重要的位置，本設計采用FPGA在WSN的MAC層中實現自組網功能。

一、總體設計方案

無線傳感器網絡自組網的FPGA設計主要實現的功能包括：接收特定格式的自組網幀數據、轉發自組網幀報文、動態更新相鄰節點數據列表。

該無線傳感器網絡自組網的FPGA設計的總體結構如圖1所示。整個設計處于WSN的MAC層，向下接口為物理鏈路層PHY接口，向上的接口為網絡層Networks接口。PHY接口用于操作物理層的射頻芯片，完成通信信道的監測和相關數據的收發。網絡層接口用于向網絡層提供路由選擇功能的鄰居節點信息列表。

自組網幀格式采用超幀的格式，其各數據段詳細說明如圖2所示。自組網幀報文的發送由一個發送節點和多個相鄰節點共同配合完成?！?br>