發(fā)布時(shí)間：2017-11-09 03:26

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及專用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已成為未來信息技術(shù)的研究熱點(diǎn),通信協(xié)議是其能夠正常工作的關(guān)鍵性技術(shù)。本文致力于根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),提出專用通信協(xié)議棧并基于OMNeT++進(jìn)行了仿真,然后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于TinyOS和CC2530的專用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。首先,本文對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了概述,然后分析了常見的物理層協(xié)議、MAC層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。物理層協(xié)議主要包括802.11、藍(lán)牙、紅外和802.15.4；MAC層協(xié)議主要包括爭用型、調(diào)度型和混合型MAC協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要包括平面型路由協(xié)議和層次型路由協(xié)議。隨后,本文提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)專用通信協(xié)議棧分層框架,并提出了物理層、MAC層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的優(yōu)化改進(jìn)方法。物理層協(xié)議主要在通信頻段、擴(kuò)頻參數(shù)等核心參數(shù)選擇問題上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)；MAC層協(xié)議的優(yōu)化改進(jìn)主要包括在幀結(jié)構(gòu)中引入優(yōu)先級(jí)機(jī)制、增加優(yōu)先級(jí)判決反饋ACK；網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的優(yōu)化改進(jìn)主要包括優(yōu)化節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)機(jī)制、增加負(fù)載自適應(yīng)均衡策略等。采用OMNeT++軟件,本文構(gòu)建了基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議仿真模型,然后對不同參數(shù)設(shè)置下的平均端到端時(shí)延以及平均丟幀率兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了仿真分析,研究了關(guān)鍵參數(shù)對協(xié)議性能的影響。接著,本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)專用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。平臺(tái)總體架構(gòu)主要由三個(gè)層次組成：硬件平臺(tái)、協(xié)議棧和測試程序。硬件平臺(tái)基于CC2530平臺(tái)的開發(fā)套件來實(shí)現(xiàn),主要包括一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)、三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)測試PC。協(xié)議�；赥inyOS上的ZigBee/802.15.4協(xié)議棧來移植實(shí)現(xiàn)。測試程序基于nesC編程語言編寫。本文的關(guān)鍵工作之一是實(shí)現(xiàn)了TinyOS在CC2530平臺(tái)上的移植。最后,基于專用實(shí)驗(yàn)平臺(tái),本文選取了典型MAC層協(xié)議進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)和測試。本文首先闡述了爭用型和調(diào)度型MAC層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過程。然后,采用串口打印和無線抓包的方式,分別對兩種協(xié)議進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果,本文對兩種MAC協(xié)議的傳輸延時(shí)、碰撞概率等指標(biāo)進(jìn)行了比較,并得出了結(jié)論：爭用型MAC協(xié)議適用于業(yè)務(wù)負(fù)載不大、要求傳輸時(shí)延小的場合；而調(diào)度型MAC協(xié)議適用于要求數(shù)據(jù)傳輸不能丟失、傳輸可以有一定時(shí)延的場合。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉信新;邵明凱;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS研究[J];計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程;2007年07期

2 趙建華;劉寧;;TinyOS調(diào)度機(jī)制的研究與改進(jìn)[J];西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

3 張Y，

本文編號(hào)：1160115