駱威達

 Abstract  Introduction  THE ARCHITECTURE OF NETWORK NODE BASED ON SOFTWARE RADIO TECHNOLOGY  HARDWARE SCHEME OF NODE  TESTING RESULTS IN ANECHOIC POND  CONCLUSION

 90 年代中期以來，地面無線感測網絡發展 迅速。  設計低功耗的水聲網絡節點。利用 ” 睡眠 / 喚 醒 ” 運作模式，平均功耗降低的節點。然後， 基於軟體無線電的概念，節點可以達到更 好的應用靈活性的程度。

 目前， MAC 的水下感測網絡的方法通常是基於 MACA 協議和 ALOHA 協議，前者效率比較低 ， 後者可靠性不足以滿足實際需要。  因此功耗單節點是直接影響到整個網絡，設計 低功率的架構和低功率節點的 MAC 協議是在最 近的研究重點。

 現在低功耗設計架構的水下感測網絡節點被 提出，這種設計結構，它是基於 : 1: 軟體無線電技術的概念 2: 利用 “ 睡眠喚醒 ” 運作模式，以確保雙方的通用 性和低功耗。 3: 它提供了一個合適的硬體平台

 作為基本的水下感測網絡，網絡節點的有 效性和穩定性是一整個網絡的可靠性前提。  發展軟體無線電技術，成功地解決這些問 題。其主要概念是充分利用數位化和軟體 技術，以實現各種硬體功能的基礎上統一 硬體平台。

 類似的基本結構的軟體系統，節點的架構 是由 : 感測模組，通訊接收器， A/D 轉換，數位處 理器， D/A 轉換，通訊發射器。 Figure 1. Architecture of Node

 重要的是要選擇一個合適的節點操作系統 的運作模式，使所謂的 ” 睡眠 / 喚醒 ” 應用在 設計的硬體。

Figure 2. Hardware scheme A. 通道前模組的設計 : 該系統由 5 個部分，包括 : 傳感器，前置放 大器，帶通濾波器，自動增益控制，檢波 器 完成了一系列的前置處理工作

 B. 數位處理模組的設計 : 1. 負責控制整個節點的通信，數據採集，通信 協議處理和系統管理， 2. 對整個網絡節點，數位處理模組是最重要的 部分。

Figure 3. Hardware Scheme of Digital Processing Module 微控制器是應用在負責控制整個運作節點，控 制每個模組功率的上升。 高速 DSP 器件是負責調變解調通信信號和 MAC 協議處理。

當系統休眠狀態下，微控制 器和 DSP 是在深睡眠狀態，在 理論上該功率減少到 2μW 和 120μW 使總功率消耗整個系 統在這個時間僅為 122μW 。 Figure 4. Operation Procedure of Digital Processing Module

 發射器模組是由功率放大器和變換器組成。  有兩種線性功率放大器，分別是 B 級功率放 大器和 D 級寬帶功率放大器，可用於我們的 設計。

Electronic System of Prototype Locale of Experiment

實驗儀器是由一個 B ＆ K 8102 標準水聽器， 2690 的 B ＆ K 等空調放大器， Tektronix TDS 通道數位示波器， Tektronix AFG 波形產生器，一個 PA 100 功率放大器 和 2 個轉換器。

 顯示了觸發脈衝，並由 B ＆ K2690 收到答覆 脈衝。脈衝觸發與收到答覆脈衝的時間間 隔大約 6ms 。除抽樣時間是 5ms ，時間用於 算法是 1ms 。

 至於功耗 當系統工作在休眠狀態 : 耗電量 pre-channel 模組是 90mW ，功率消耗為 0.14mW 數位處理模組，總功率消耗為 91mW 而在甦醒狀態 : 結點和發射器開始運作，它的最大功率，功耗 是 65.7W 整個系統的成本，包括 90mW pre- channel 模組和 589mW 成本數位處理模組。

 作為基本單位的感測網絡，感測節點的性能直 接關係到感測網絡的性能。基於軟體無線電技 術，一個新的架構，不僅可以簡化硬體結構， 而且還提高了一般性的硬體平台。  因此應用的低功耗器件和 ' 睡眠喚醒 ' 模式，其 功耗單節點有效地減少。