本文關(guān)鍵詞：面向可變負(fù)載的傳感網(wǎng)MAC協(xié)議研究與系統(tǒng)設(shè)計　出處：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為近年來提出的傳感技術(shù),由于其易于安裝部署、維護(hù)成本低、支持移動通信等諸多優(yōu)點(diǎn),在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制等各種領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用,為搭建物理世界與信息世界的橋梁起到了關(guān)鍵作用,是21世紀(jì)重要新興技術(shù)之一。介質(zhì)訪問控制協(xié)議(MAC協(xié)議)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的底層基礎(chǔ)協(xié)議,主要負(fù)責(zé)帶寬資源分配,對網(wǎng)絡(luò)吞吐率、傳輸時延、能耗等指標(biāo)有著重要影響。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)負(fù)載多變的場景,本文對MAC協(xié)議開展研究,并進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計,主要貢獻(xiàn)有以下3個方面:1.針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可變負(fù)載問題,本文提出了一種負(fù)載自適應(yīng)eQueue-MAC協(xié)議,以動態(tài)分配通信時槽的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的自適應(yīng)調(diào)度。各個傳感節(jié)點(diǎn)會在數(shù)據(jù)幀中嵌入當(dāng)前的MAC層數(shù)據(jù)緩存隊列長度作為節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)信息,協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)提取該信息以獲取傳感節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài),并將調(diào)度信息通知傳感節(jié)點(diǎn),使有通信需求的節(jié)點(diǎn)能夠利用專用的通信時槽來進(jìn)行非競爭數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了 eQueue-MAC協(xié)議在不同負(fù)載場景下具有良好的性能。2.針對單信道傳輸易受干擾影響的問題,本文提出了一種基于多信道和跳信道機(jī)制的mQueue-MAC協(xié)議,利用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義的16個信道進(jìn)行高可靠數(shù)據(jù)傳輸。協(xié)議提出了一種信道選擇機(jī)制,使得各個協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)能夠在不同的信道上維護(hù)超幀并相互協(xié)調(diào)。采用跳信道機(jī)制,通過預(yù)先制定的信道列表和跳頻序列,節(jié)點(diǎn)之間能夠在各個信道之間跳轉(zhuǎn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸失敗時,重傳將在其他信道進(jìn)行。設(shè)計了信道黑名單機(jī)制,當(dāng)某一信道多次發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸失敗后,在一段時間內(nèi)禁用該信道通信。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,協(xié)議能夠在信道干擾影響下保持較低的時延和能耗,并對傳輸可靠性有著良好的保證。3.基于傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件實(shí)驗(yàn)平臺,本文給出了所提出的MAC協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法,并搭建了完整的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集軟件系統(tǒng)。在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)了多個軟件功能模塊,以方便不同類型數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接入、處理和存儲。考慮到一些常見的環(huán)境信號在變換域下具有稀疏性,引入壓縮感知技術(shù),在傳感器節(jié)點(diǎn)端實(shí)現(xiàn)了輕量級壓縮采樣中間層,使節(jié)點(diǎn)能夠以低計算開銷對信號進(jìn)行隨機(jī)降采樣,在數(shù)據(jù)接收服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)了壓縮感知處理引擎,對降采樣測量值利用壓縮感知重構(gòu)算法進(jìn)行原始信號恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠高效完成數(shù)據(jù)收集工作,結(jié)合壓縮感知技術(shù)能有效提高稀疏信號的傳輸效率。
[Abstract]:The wireless sensor network is widely used in various fields , such as defense military , environment monitoring and industrial control , and it is one of the important emerging technologies in the 21st century . and the transmission efficiency of the sparse signal can be effectively improved by combining the compression sensing technology .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1382414