本文關(guān)鍵詞：基于Contiki平臺(tái)的IEEE 802.15.4e TSCH時(shí)隙調(diào)度策略設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文研究的IEEE 802.15.4e-2012標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)IEEE 802.15.4-2011 MAC規(guī)范的修正案。IEEE 802.15.4e-2012標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)創(chuàng)性的提出了五種適用于不同工業(yè)場(chǎng)景的工作模式。本文研究的TSCH模式正是其中之一。TSCH模式的MAC相較于之前傳統(tǒng)的802.15.4 MAC有了很大的變化。在充分分析標(biāo)準(zhǔn)中提出的TSCH工作模式的特點(diǎn)(Slotframe結(jié)構(gòu),全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步,時(shí)隙內(nèi)的通信,新的TSCH CSMA/CA信道訪問(wèn)機(jī)制以及信道跳頻技術(shù))后,本文發(fā)現(xiàn),從標(biāo)準(zhǔn)到實(shí)現(xiàn)TSCH模式的多跳網(wǎng)絡(luò)之間還需要補(bǔ)充部分內(nèi)容,這其中最重要的就是TSCH時(shí)隙調(diào)度策略的設(shè)計(jì)。TSCH模式使用信道跳頻技術(shù)帶來(lái)的好處是通信鏈路資源的提升,但通信資源的提升并不一定能夠帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)性能的提高,這之間還需要一個(gè)適當(dāng)?shù)馁Y源調(diào)度策略。本文基于標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合所依托項(xiàng)目的需求設(shè)計(jì)了一種TSCH模式的時(shí)隙調(diào)度策略。這種時(shí)隙調(diào)度策略適用于規(guī)模較大的多跳無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),且節(jié)點(diǎn)的能量供應(yīng)充足。本文設(shè)計(jì)的策略首先開(kāi)創(chuàng)性的將時(shí)隙資源按照上層報(bào)文需求進(jìn)行分類,給出了ADV、TX、RX、Bcast TRX以及Ucast TRX五種時(shí)隙資源類型的劃分。ADV、TX和RX時(shí)隙使用靜態(tài)策略分配,Bcast TRX和Ucast TRX兩種既能支持幀發(fā)送也能支持幀接收的時(shí)隙使用動(dòng)態(tài)策略調(diào)度。本文對(duì)處于Bcast TRX和Ucast TRX時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)給出了節(jié)點(diǎn)角色的判定規(guī)則。對(duì)處于不同時(shí)隙的不同角色節(jié)點(diǎn)的具體操作流程,本文給出了詳細(xì)描述。文中設(shè)計(jì)的時(shí)隙調(diào)度策略滿足了上層的一跳內(nèi)廣播通信、多跳間的單播通信等通信需求。本文在Contiki平臺(tái)上完成了802.15.4e TSCH模式MAC層的代碼實(shí)現(xiàn),并在實(shí)現(xiàn)中使用了本文設(shè)計(jì)的時(shí)隙調(diào)度策略。針對(duì)實(shí)現(xiàn)中的一些關(guān)鍵流程,例如TSCH PAN網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)和管理、時(shí)間同步機(jī)制、TSCH CSMA/CA算法、傳輸模式和BUFF管理等,本文給出了詳細(xì)描述。最后,在Contiki平臺(tái)上使用Cooja工具分別對(duì)運(yùn)行本文實(shí)現(xiàn)的TSCH MAC系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)和使用傳統(tǒng)802.15.4 MAC的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行大規(guī)模多跳網(wǎng)絡(luò)的仿真實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,本文發(fā)現(xiàn)在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下,使用本文時(shí)隙調(diào)度策略并實(shí)現(xiàn)的802.15.4e TSCH MAC在性能上要明顯好于傳統(tǒng)的802.15.4 MAC。
【關(guān)鍵詞】：IEEE 802.15.4e TSCH Contiki WSN
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(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
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究背景和研究意義14-16
• 1.2 研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4 本文章節(jié)安排19-21
• 第二章 IEEE 802.15.4e標(biāo)準(zhǔn)分析21-29
• 2.1 IEEE 802.15.4e概述21-23
• 2.2 IEEE 802.15.4e TSCH模式特性分析23-27
• 2.2.1 Slotframe結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2.2 時(shí)間同步(Time Synchronization)24
• 2.2.3 時(shí)隙內(nèi)的通信24-25
• 2.2.4 TSCH CSMA/C A算法25-27
• 2.2.5 信道跳頻(Channel Hopping)27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第三章 IEEE 802.15.4e TSCH模式時(shí)隙調(diào)度策略設(shè)計(jì)29-45
• 3.1 問(wèn)題的提出與分析29-31
• 3.1.1 需求分析29-30
• 3.1.2 802.15.4e標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的不足30-31
• 3.2 前提條件31
• 3.3 時(shí)隙資源劃分31-33
• 3.4 TRX時(shí)隙節(jié)點(diǎn)角色判定33-34
• 3.5 時(shí)隙調(diào)度策略34-38
• 3.5.1 靜態(tài)策略34-36
• 3.5.2 Ucast TRX時(shí)隙的動(dòng)態(tài)策略36-38
• 3.6 時(shí)隙具體操作流程38-44
• 3.6.1 ADV時(shí)隙操作流程38-39
• 3.6.2 Bcast TRX時(shí)隙發(fā)送方操作流程39-40
• 3.6.3 Bcast TRX時(shí)隙接收方操作流程40-41
• 3.6.4 Ucast TRX時(shí)隙發(fā)送方操作流程41-43
• 3.6.5 Ucast TRX時(shí)隙接收方操作流程43-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第四章 Contiki平臺(tái)中TSCH模式及時(shí)隙調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)45-66
• 4.1 Contiki平臺(tái)45-52
• 4.1.1 Contiki平臺(tái)概述45
• 4.1.2 Contiki系統(tǒng)分析45-49
• 4.1.3 Contiki網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧分析49-52
• 4.2 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與思路52-54
• 4.2.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)52
• 4.2.2 實(shí)現(xiàn)思路52-54
• 4.3 TSCH模式及時(shí)隙調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)詳細(xì)描述54-65
• 4.3.1 幀結(jié)構(gòu)54-56
• 4.3.2 TSCH PAN啟動(dòng)與管理56-58
• 4.3.3 時(shí)間同步58-59
• 4.3.4 TSCH CSMA/C A59-61
• 4.3.5 Direct傳輸與BUFF管理61-63
• 4.3.6 時(shí)隙調(diào)度策略63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 Contiki平臺(tái)中TSCH模式的測(cè)試與大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)仿真66-76
• 5.1 仿真測(cè)試工具Cooja簡(jiǎn)介66-67
• 5.2 TSCH模式功能測(cè)試67-70
• 5.2.1 組網(wǎng)功能測(cè)試67-69
• 5.2.2 業(yè)務(wù)承載功能測(cè)試69-70
• 5.3 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景仿真70-75
• 5.3.1 場(chǎng)景設(shè)計(jì)71-73
• 5.3.2 結(jié)果分析73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 全文總結(jié)與展望76-78
• 6.1 論文工作總結(jié)76-77
• 6.2 未來(lái)工作展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果82-83

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 楊夏;基于Contiki平臺(tái)的IEEE 802.15.4e TSCH時(shí)隙調(diào)度策略設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

2 閆西西;基于contiki的leach算法的研究[D];燕山大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于Contiki平臺(tái)的IEEE 802.15.4e TSCH時(shí)隙調(diào)度策略設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：344249