本文關(guān)鍵詞：802.15.4e中DSME協(xié)議的研究與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： DSME Contiki IEEE802.15.4e 協(xié)議實現(xiàn) 動態(tài)時間資源分配

【摘要】：應(yīng)用需求推動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究愈發(fā)深入,作為標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4協(xié)議研究趨于成熟。近年來,多樣性網(wǎng)絡(luò)的提出使得具有統(tǒng)一屬性和功能的標(biāo)準(zhǔn)不能適應(yīng)特定需要的網(wǎng)絡(luò)和場景。因此,國際電工電子工程學(xué)會(IEEE)發(fā)布IEEE802.15.4eTM-2012協(xié)議修訂,并提出了五種不同模式來適用不同的工業(yè)場景,本文研究的DSME協(xié)議是其中的一種。本文是校企合作項目后續(xù)問題的繼續(xù)研究。DSME協(xié)議適用于固定延時的工業(yè)場景,靈活可擴展,具有多種新的機制。論文首先對DSME協(xié)議和實現(xiàn)涉及的平臺Contiki作了具體介紹。然后,根據(jù)DSME協(xié)議的規(guī)定和平臺機制,將協(xié)議實現(xiàn)分為關(guān)鍵模塊和輔助模塊兩部分來闡述。關(guān)鍵模塊主要完成網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建與啟動,網(wǎng)絡(luò)掃描,節(jié)點關(guān)聯(lián),多超幀結(jié)構(gòu)通信,時隙查詢與協(xié)商,報文幀封裝與解析等功能。輔助模塊主要用于保障DSME協(xié)議可靠運行,具體實現(xiàn)的功能包括緩存區(qū)維護與管理機制,協(xié)議報文收發(fā)確認(rèn)等。論文使用Cooja仿真工具,對Contiki系統(tǒng)上開發(fā)的DSME協(xié)議進行功能性測試,驗證DSME實現(xiàn)的正確性。同時在200個節(jié)點網(wǎng)絡(luò)場景下,進行性能仿真,與信標(biāo)使能下的802.15.4協(xié)議進行對比分析。仿真的結(jié)果表明DSME協(xié)議能有效提高應(yīng)用層報文成功遞交率,同時DSME協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)平均時延較為固定,DSME的時延對網(wǎng)絡(luò)的負載變化不敏感。標(biāo)準(zhǔn)中,DSME協(xié)議所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)在運行期間,默認(rèn)多超幀通信中超幀CAP與CFP時間占比維持不變,這使得通信所需的時間資源無法根據(jù)CAP與CFP階段通信狀況的變化進行合理地分配。為了適應(yīng)實際的網(wǎng)絡(luò)場景,應(yīng)對多變的業(yè)務(wù)報文流,論文設(shè)計了一種基于CAP和CFP階段通信狀態(tài)和緩存壓力動態(tài)調(diào)整時間資源的算法。該算法的主要思想是當(dāng)CAP階段通信壓力高于CFP階段時,通過一定的機制縮減CFP階段時隙數(shù)目從而擴展CAP階段時間資源,減輕CAP階段通信壓力;反之,當(dāng)CFP階段通信壓力大時,適當(dāng)縮減CAP長度,擴充CFP時隙數(shù)目,降低CFP階段通信壓力。
【關(guān)鍵詞】：DSME Contiki IEEE802.15.4e 協(xié)議實現(xiàn) 動態(tài)時間資源分配
【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】：2016
【分類號】：TN915.04
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 無線傳感網(wǎng)概述13-15
• 1.2 802.15.4e標(biāo)準(zhǔn)15-16
• 1.3 論文研究的內(nèi)容16-17
• 1.4 論文章節(jié)安排17-18
• 第二章 DSME協(xié)議18-40
• 2.1 DSME協(xié)議概述18
• 2.2 DSME幀格式18-24
• 2.2.1 多超幀通信結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2.2 協(xié)議幀格式20-22
• 2.2.3 信息元素22-24
• 2.3 DSME管理操作24-33
• 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)啟動25-28
• 2.3.2 DSME補充機制28-33
• 2.3.3 時隙對齊33
• 2.4 DSME通信機制33-39
• 2.4.1 信標(biāo)沖突的優(yōu)化33-34
• 2.4.2 CFP階段的通信34-37
• 2.4.3 CAP階段的通信37-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第三章 DSME協(xié)議關(guān)鍵模塊設(shè)計40-66
• 3.1 系統(tǒng)平臺與仿真40-44
• 3.1.1 開發(fā)平臺40-43
• 3.1.2 仿真器43-44
• 3.2 協(xié)議�？蚣芘c主流程44-49
• 3.2.1 平臺協(xié)議棧的總體規(guī)劃44-46
• 3.2.2 協(xié)議實現(xiàn)的主流程設(shè)計46-49
• 3.3 協(xié)議的掃描模塊設(shè)計49-51
• 3.4 協(xié)議的關(guān)聯(lián)模塊設(shè)計51-56
• 3.5 協(xié)議的通信模塊設(shè)計56-62
• 3.5.1 信標(biāo)時隙通信實現(xiàn)56-58
• 3.5.2 CAP通信實現(xiàn)58-60
• 3.5.3 CFP通信實現(xiàn)60-62
• 3.6 協(xié)議的GTS模塊設(shè)計62-63
• 3.7 幀的封裝與解析模塊63-65
• 3.8 本章小結(jié)65-66
• 第四章 DSME協(xié)議輔助模塊設(shè)計66-75
• 4.1 輔助模塊設(shè)計的總體目標(biāo)與思路66-67
• 4.2 協(xié)議全局關(guān)鍵參數(shù)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)67-68
• 4.3 緩存區(qū)維護與管理機制實現(xiàn)68-70
• 4.4 協(xié)議報文收發(fā)機制的實現(xiàn)70-74
• 4.4.1 CSMA/CA機制的補充處理71-72
• 4.4.2 協(xié)議報文的收發(fā)機制流程72-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 第五章 協(xié)議仿真與多超幀結(jié)構(gòu)時間資源的動態(tài)分配75-89
• 5.1 DSME協(xié)議功能測試75-78
• 5.1.1 仿真場景與參數(shù)設(shè)計75-76
• 5.1.2 仿真數(shù)據(jù)與結(jié)果分析76-78
• 5.2 DSME協(xié)議性能測試與分析78-82
• 5.2.1 仿真場景與參數(shù)設(shè)計78-80
• 5.2.2 仿真數(shù)據(jù)與結(jié)果分析80-82
• 5.3 問題的提出與分析82-83
• 5.4 多超幀時間資源的動態(tài)分配算法83-88
• 5.4.1 算法的應(yīng)用場景和前提83-84
• 5.4.2 算法的具體介紹84-85
• 5.4.3 動態(tài)調(diào)整的數(shù)學(xué)模型85-88
• 5.5 本章小結(jié)88-89
• 第六章 全文總結(jié)與展望89-91
• 6.1 論文工作總結(jié)89-90
• 6.2 未來工作展望90-91
• 致謝91-92
• 參考文獻92-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果95-96

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