FPGA驱动的WSN轮询接入控制协议设计与实现

"基于FPGA+WSN轮询接入控制协议的研究" 本文主要探讨了一种针对无线传感器网络（WSN）的新型接入控制协议设计，该设计利用现场可编程门阵列（FPGA）的特性来优化轮询机制。轮询接入控制协议在无线传感器网络中扮演着关键角色，作为物理层与网络层之间的桥梁，它对于确保网络的高效通信至关重要。作者刘龙军、丁洪伟、柳虔林和刘正纲通过深入研究，首次提出将FPGA技术应用到轮询机制的MAC协议设计中。 在无线传感器网络中，汇聚节点负责收集和处理来自各个传感器节点的数据，而轮询接入控制协议则用于管理这些节点的访问权限。传统轮询协议可能存在传输时延大、总线利用率低等问题。FPGA的引入旨在解决这些问题，因为其具有高度的灵活性和可重构性，可以根据需求快速调整硬件配置。 设计过程中，研究人员采用了硬件描述语言Verilog HDL和原理图相结合的方式，利用Altera的Quartus II 8.0工具进行综合和布线。最终，设计在DE2开发板上进行了实际测试，验证了其良好的实时性、高可靠性以及强可移植性。这些优点使得该协议能有效减少数据传输时延，提升总线的使用效率。 此外，文章还关注了限定服务、排队队长、轮询周期和吞吐量等关键参数。限定服务指的是在网络资源有限的情况下，保证服务质量的一种策略；排队队长衡量了等待访问网络的节点数量；轮询周期决定了节点被访问的频率；而吞吐量则是衡量网络数据传输能力的重要指标。通过对这些参数的优化，可以进一步提升网络性能。 此研究结果不仅适用于无线传感器网络，其设计理念和实现方法还可以推广到其他领域，如软件定义无线电网络、自组织网络（Ad Hoc）、军事综合业务网络、移动通信网络以及物联网等。通过FPGA实现的轮询接入控制协议，有望为这些领域的通信效率和可靠性带来显著改善。 关键词：无线传感器网络；限定服务；排队队长；轮询周期；吞吐量；FPGA 中图分类号：TP393 文献标识码：A