本文關(guān)鍵詞：基于OPNET的MAC協(xié)議仿真分析

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【摘要】：隨著工業(yè)控制技術(shù)的快速發(fā)展,智能工業(yè)控制部署的網(wǎng)絡(luò)對(duì)于實(shí)時(shí)性要求越來越高,網(wǎng)絡(luò)時(shí)延成為目前研究關(guān)注的焦點(diǎn)。雖然有線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)相對(duì)比較成熟,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗技術(shù)也在不斷得到提高,但有限的網(wǎng)絡(luò)資源還未得到充分地利用,如何通過進(jìn)一步減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、抖動(dòng),增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量,以間接提高有線和無線網(wǎng)絡(luò)有限帶寬利用率,及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗效率仍是傳輸控制領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。論文首先論述以太網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議的特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)和能量管理方法；接著基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延模型分析影響以太網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的關(guān)鍵因素,對(duì)現(xiàn)有的MAC協(xié)議改進(jìn)算法進(jìn)行比較�；谝陨系睦碚摶A(chǔ),可知選擇合宜的發(fā)送概率p是提高CSMA/CD協(xié)議性能的關(guān)鍵。針對(duì)此問題,論文提出一種依據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和性能要求動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送概率p的思想,將該思想應(yīng)用于以太網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,設(shè)計(jì)兩種自適應(yīng)改變發(fā)送概率p和最大避退上限的MAC協(xié)議算法�；贠PNET仿真軟件,對(duì)以上兩種協(xié)議的時(shí)延、端到端時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延、吞吐量和總線利用率進(jìn)行仿真研究。仿真結(jié)果表明,與目前新提出的協(xié)議相比,這兩種協(xié)議算法能有效降低時(shí)延、消除抖動(dòng)。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、論文首先論證運(yùn)用馬爾科夫理論的可行性,然后基于離散時(shí)間馬爾科夫鏈理論模型,建立網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和發(fā)送概率p之間的關(guān)系,得出影響發(fā)送概率p和吞吐量的影響因子,將影響因子映射為四個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)量,通過聯(lián)合判斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)量來調(diào)整p值和最大避退上限,為后面協(xié)議的研究仿真奠定理論基礎(chǔ)。2、將第一點(diǎn)建立的理論基礎(chǔ)應(yīng)用于有線以太網(wǎng)MAC協(xié)議中,提出一種新的自適應(yīng)CSMA/CD協(xié)議算法。該算法根據(jù)以太網(wǎng)信道和數(shù)據(jù)分布概率的特點(diǎn)來設(shè)置四個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)量的閾值,通過聯(lián)合判斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)量來調(diào)整p值和最大避退上限。然后基于OPNET仿真平臺(tái),對(duì)協(xié)議的時(shí)延、端到端時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延、吞吐量和總線利用率進(jìn)行仿真。最后將仿真結(jié)果分別與經(jīng)典的CSMA/CD協(xié)議、最新的自適應(yīng)CSMA/CD協(xié)議的仿真結(jié)果進(jìn)行比較。仿真結(jié)果表明,在相同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同的節(jié)點(diǎn)數(shù)場(chǎng)景中,論文提出新的自適應(yīng)CSMA/CD協(xié)議具有更小的時(shí)延、更高的信道利用率。3、減小時(shí)延是提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗的有效途徑之一。論文提出一種適用于ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的MAC層協(xié)議RCA-CSMA/CA.在對(duì)比了有線環(huán)境和無線環(huán)境MAC協(xié)議的區(qū)別后,根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道和數(shù)據(jù)分布概率的特點(diǎn)設(shè)置四個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)量的閾值,通過聯(lián)合判斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)量來調(diào)整p值和最大避退上限。然后基于OPNET仿真平臺(tái),分別對(duì)簇形、星型和Mesh型三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎?協(xié)議的時(shí)延、端到端時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延、吞吐量和總線利用率進(jìn)行仿真。最后將仿真結(jié)果分別與經(jīng)典的CSMA/CA協(xié)議、最新的自適應(yīng)CSMA/CA協(xié)議的仿真結(jié)果進(jìn)行比較。仿真結(jié)果表明,在相同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同的節(jié)點(diǎn)數(shù)場(chǎng)景中,RCA-CSMA/CA協(xié)議能有效減小時(shí)延、增加吞吐量,具有良好的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】：MAC協(xié)議 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 時(shí)延 吞吐量
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究意義12-13
• 1.3 研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 OPNET軟件仿真平臺(tái)介紹13-14
• 1.3.2 CSMA/CD協(xié)議研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 CSMA/CA協(xié)議研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)及主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 以太網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC層協(xié)議分析18-26
• 2.1 ZigBee協(xié)議架構(gòu)18-21
• 2.1.1 ZigBee協(xié)議總體架構(gòu)18
• 2.1.2 ZigBee協(xié)議的分層架構(gòu)18-21
• 2.2 CSMA協(xié)議21-25
• 2.2.1 CSMA/CD協(xié)議21-22
• 2.2.2 CSMA/CA協(xié)議22-24
• 2.2.3 CSMA/CD協(xié)議和CSMA/CA協(xié)議比較24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 以太網(wǎng)中的自適應(yīng)MAC協(xié)議的研究26-44
• 3.1 CSMA/CD協(xié)議的馬爾科夫鏈模型分析26-29
• 3.2 CSMA/CD自適應(yīng)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)思想29-33
• 3.3 自適應(yīng)CSMA/CD協(xié)議中的空間閾值劃分分析33-34
• 3.4 自適應(yīng)協(xié)議仿真模型和實(shí)現(xiàn)34-38
• 3.5 仿真實(shí)驗(yàn)與分析38-43
• 3.5.1 仿真軟件環(huán)境設(shè)置38
• 3.5.2 仿真結(jié)果分析38-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議的改進(jìn)與仿真44-65
• 4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議44-47
• 4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)47-52
• 4.3 實(shí)驗(yàn)仿真分析52-64
• 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)域節(jié)點(diǎn)模型的建立52-54
• 4.3.2 節(jié)點(diǎn)域模型的建立54-55
• 4.3.3 節(jié)點(diǎn)進(jìn)程域模型的建立55-57
• 4.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)分析57-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-68
• 5.1 總結(jié)65-66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 附錄-縮略詞74-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 唐鐵斌;李太君;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2007年23期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 呂超;典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)MAC層CSMA/CA機(jī)制仿真研究[D];西南交通大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：904832