本文選題：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) + 信道切換��； 參考：《南昌航空大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近些年,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴大,導(dǎo)致頻率利用率降低、無線網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量下降等問題突顯,難以滿足用戶對高性能傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求。為解決以上問題,需要進(jìn)一步研究無線網(wǎng)絡(luò)的頻率管理方式,根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點,對信道切換技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。最終實現(xiàn)一種輕量級、穩(wěn)定的信道切換技術(shù),對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展有一定的現(xiàn)實意義。本文首先對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道切換技術(shù)研究進(jìn)行了綜述;然后,對IEEE802.15.4協(xié)議棧的MAC層進(jìn)行優(yōu)化,并搭建硬件平臺,將優(yōu)化后的協(xié)議移植到Contiki操作系統(tǒng)中,在硬件平臺上對信道切換技術(shù)進(jìn)行研究;最后,通過仿真軟件模擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò),評估信道切換技術(shù)的性能和實用性。主要研究工作如下:1、闡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道切換技術(shù)的研究內(nèi)容。對現(xiàn)有的頻率管理技術(shù)進(jìn)行了全面分析,結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點,明確信道切換技術(shù)適用的頻率管理方式,突出了信道切換技術(shù)應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,證明該技術(shù)可用于解決信道質(zhì)量下降的問題。并進(jìn)一步研究了實現(xiàn)信道切換技術(shù)所必需的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)支持。2、優(yōu)化信道切換的MAC層協(xié)議,并搭建硬件平臺。結(jié)合通信協(xié)議棧的特點和工作原理,在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化MAC層協(xié)議設(shè)計,實現(xiàn)信道切換技術(shù);并在現(xiàn)有項目基礎(chǔ)上搭建硬件平臺,主要包括終端節(jié)點的電路設(shè)計、射頻模塊設(shè)計和性能測試。最后,將信道切換的相關(guān)協(xié)議移植到硬件平臺上,在系統(tǒng)中完整的實現(xiàn)信道切換技術(shù),其中硬件平臺的搭建為理論研究提供現(xiàn)實依據(jù)。3、使用Opnet軟件對信道切換技術(shù)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)仿真和性能測試。根據(jù)硬件條件和協(xié)議棧優(yōu)化情況建立網(wǎng)絡(luò)模型,在模擬環(huán)境中實現(xiàn)信道切換技術(shù),對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。先建立簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),逐漸增加網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜度、擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模,深入研究這些因素對信道切換技術(shù)性能的影響。通過對仿真結(jié)果的分析,證明了信道切換技術(shù)的優(yōu)越性和實用性,在解決信道質(zhì)量下降的前提下,保證了一定的成功率。同時,本文對可使用信道切換技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能和應(yīng)用場景提供了指導(dǎo)性意見。
[Abstract]:In recent years, the scale of wireless sensor network applications is expanding, which leads to the decrease of frequency utilization rate and the deterioration of wireless network communication quality. It is difficult to meet the needs of users for high-performance sensor networks. In order to solve the above problems, it is necessary to further study the frequency management mode of wireless networks. According to the characteristics of wireless sensor networks, the channel switching technology is optimized to improve the communication quality of the networks. Finally, the realization of a lightweight and stable channel switching technology is of practical significance to the application and development of wireless sensor networks. In this paper, the channel switching technology of wireless sensor networks is reviewed firstly, and then the MAC layer of the IEEE802.15.4 stack is optimized, and the hardware platform is built to transplant the optimized protocol to the Contiki operating system. The channel switching technology is studied on the hardware platform. Finally, the performance and practicability of the channel switching technology are evaluated by simulating the real network with the simulation software. The main research work is as follows: 1. The research content of wireless sensor network channel switching technology is expounded. The existing frequency management technology is comprehensively analyzed. Combining with the technical characteristics of wireless sensor network, the frequency management mode applicable to channel switching technology is defined, and the advantages of channel switching technology in wireless sensor network are highlighted. It is proved that this technique can be used to solve the problem of channel quality degradation. Furthermore, the related technical support. 2, which is necessary to realize the channel handoff technology, such as network topology, etc., is studied, and the MAC layer protocol for channel handover is optimized, and the hardware platform is built. According to the characteristics and working principle of communication protocol stack, the protocol design of MAC layer is optimized in the real network to realize the channel switching technology, and the hardware platform is built on the basis of the existing project, which mainly includes the circuit design of terminal node. RF module design and performance testing. Finally, the related protocols of channel switching are transplanted to the hardware platform, and the channel switching technology is realized in the system. The construction of hardware platform provides practical basis for theoretical research. The network simulation and performance test of channel switching technology are carried out by using Opnet software. According to the hardware condition and protocol stack optimization, the network model is established, the channel switching technology is realized in the simulation environment, and the performance of the network system is analyzed. Firstly, a simple network structure is established to increase the network topology complexity and expand the network scale. The influence of these factors on the performance of the channel handoff technology is deeply studied. Through the analysis of the simulation results, the superiority and practicability of the channel switching technology are proved, and the success rate is guaranteed on the premise of the channel quality degradation. At the same time, the performance and application scenarios of wireless sensor networks which can use channel switching technology are provided with guidance.
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：1928160