本文關(guān)鍵詞：基于Contiki平臺的IEEE 802.15.4e TSCH時隙調(diào)度策略設(shè)計與實現(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標準是對IEEE 802.15.4-2011 MAC規(guī)范的修正案。IEEE 802.15.4e-2012標準開創(chuàng)性的提出了五種適用于不同工業(yè)場景的工作模式。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。在充分分析標準中提出的TSCH工作模式的特點(Slotframe結(jié)構(gòu),全網(wǎng)節(jié)點時間同步,時隙內(nèi)的通信,新的TSCH CSMA/CA信道訪問機制以及信道跳頻技術(shù))后,本文發(fā)現(xiàn),從標準到實現(xiàn)TSCH模式的多跳網(wǎng)絡(luò)之間還需要補充部分內(nèi)容,這其中最重要的就是TSCH時隙調(diào)度策略的設(shè)計。TSCH模式使用信道跳頻技術(shù)帶來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網(wǎng)絡(luò)性能的提高,這之間還需要一個適當(dāng)?shù)馁Y源調(diào)度策略。本文基于標準并結(jié)合所依托項目的需求設(shè)計了一種TSCH模式的時隙調(diào)度策略。這種時隙調(diào)度策略適用于規(guī)模較大的多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò),且節(jié)點的能量供應(yīng)充足。本文設(shè)計的策略首先開創(chuàng)性的將時隙資源按照上層報文需求進行分類,給出了ADV、TX、RX、Bcast TRX以及Ucast TRX五種時隙資源類型的劃分。ADV、TX和RX時隙使用靜態(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隙使用動態(tài)策略調(diào)度。本文對處于Bcast TRX和Ucast TRX時隙的節(jié)點給出了節(jié)點角色的判定規(guī)則。對處于不同時隙的不同角色節(jié)點的具體操作流程,本文給出了詳細描述。文中設(shè)計的時隙調(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平臺上完成了802.15.4e TSCH模式MAC層的代碼實現(xiàn),并在實現(xiàn)中使用了本文設(shè)計的時隙調(diào)度策略。針對實現(xiàn)中的一些關(guān)鍵流程,例如TSCH PAN網(wǎng)絡(luò)的啟動和管理、時間同步機制、TSCH CSMA/CA算法、傳輸模式和BUFF管理等,本文給出了詳細描述。最后,在Contiki平臺上使用Cooja工具分別對運行本文實現(xiàn)的TSCH MAC系統(tǒng)的節(jié)點和使用傳統(tǒng)802.15.4 MAC的節(jié)點進行大規(guī)模多跳網(wǎng)絡(luò)的仿真實驗,通過實驗結(jié)果的對比,本文發(fā)現(xiàn)在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)場景下,使用本文時隙調(diào)度策略并實現(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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 本文研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本文章節(jié)安排19-21
• 第二章 IEEE 802.15.4e標準分析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 時間同步(Time Synchronization)24
• 2.2.3 時隙內(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模式時隙調(diào)度策略設(shè)計29-45
• 3.1 問題的提出與分析29-31
• 3.1.1 需求分析29-30
• 3.1.2 802.15.4e標準內(nèi)容的不足30-31
• 3.2 前提條件31
• 3.3 時隙資源劃分31-33
• 3.4 TRX時隙節(jié)點角色判定33-34
• 3.5 時隙調(diào)度策略34-38
• 3.5.1 靜態(tài)策略34-36
• 3.5.2 Ucast TRX時隙的動態(tài)策略36-38
• 3.6 時隙具體操作流程38-44
• 3.6.1 ADV時隙操作流程38-39
• 3.6.2 Bcast TRX時隙發(fā)送方操作流程39-40
• 3.6.3 Bcast TRX時隙接收方操作流程40-41
• 3.6.4 Ucast TRX時隙發(fā)送方操作流程41-43
• 3.6.5 Ucast TRX時隙接收方操作流程43-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第四章 Contiki平臺中TSCH模式及時隙調(diào)度策略實現(xiàn)45-66
• 4.1 Contiki平臺45-52
• 4.1.1 Contiki平臺概述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 實現(xiàn)目標與思路52-54
• 4.2.1 實現(xiàn)目標52
• 4.2.2 實現(xiàn)思路52-54
• 4.3 TSCH模式及時隙調(diào)度策略實現(xiàn)詳細描述54-65
• 4.3.1 幀結(jié)構(gòu)54-56
• 4.3.2 TSCH PAN啟動與管理56-58
• 4.3.3 時間同步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 時隙調(diào)度策略63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 Contiki平臺中TSCH模式的測試與大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)仿真66-76
• 5.1 仿真測試工具Cooja簡介66-67
• 5.2 TSCH模式功能測試67-70
• 5.2.1 組網(wǎng)功能測試67-69
• 5.2.2 業(yè)務(wù)承載功能測試69-70
• 5.3 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)場景仿真70-75
• 5.3.1 場景設(shè)計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 未來工作展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果82-83

【相似文獻】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊夏;基于Contiki平臺的IEEE 802.15.4e TSCH時隙調(diào)度策略設(shè)計與實現(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平臺的IEEE 802.15.4e TSCH時隙調(diào)度策略設(shè)計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：344249