發(fā)布時(shí)間：2019-12-05 02:53

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)中存在著兩個(gè)突出的問(wèn)題,一個(gè)是由于其節(jié)點(diǎn)特性造成的能耗問(wèn)題,一個(gè)是在信息傳遞過(guò)程中的時(shí)間同步問(wèn)題。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議與時(shí)間同步協(xié)議是解決WSN中能耗問(wèn)題與同步精度問(wèn)題的關(guān)鍵方法。MAC層技術(shù)的優(yōu)劣關(guān)系著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的問(wèn)題;而時(shí)間同步協(xié)議的優(yōu)劣是WSN能高效運(yùn)行的前提。所以,本文針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC層協(xié)議與時(shí)間同步技術(shù)進(jìn)行研究。第一,本文介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC層協(xié)議和時(shí)間同步協(xié)議的相關(guān)概念和研究現(xiàn)狀,總結(jié)出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量消耗的絕大部分就是在信息的發(fā)送、接收以及偵聽(tīng)階段;以及時(shí)間同步協(xié)議精度不高的原因是沒(méi)有考慮到時(shí)鐘偏差和時(shí)鐘漂移問(wèn)題。第二,本文分別圍繞無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC層協(xié)議與時(shí)間同步協(xié)議提出了一種基于ZigBee的低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)協(xié)議(An improved low-power wireless sensor networks protocol based On ZigBee),和一種融合DMTS與 TPSN算法的時(shí)鐘晶振頻率偏差補(bǔ)償協(xié)議(An Algorithm Combined DMTS and TPSN using Quartz Oscillator Frequency Deviation Compensation)。AILWSNP(An improved low-power wireless sensor networks protocol based On ZigBee)算法是分析出傳統(tǒng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中的MAC層是一直保持通信狀態(tài),造成了節(jié)點(diǎn)能耗的大量損失,因此針對(duì)此問(wèn)題在其MAC層中加入了基于S-MAC機(jī)制的周期性工作/睡眠方法來(lái)減少能量消耗,同時(shí)結(jié)合了 DMTS算法來(lái)進(jìn)行時(shí)鐘同步。通過(guò)MATLAB進(jìn)行仿真得出:與傳統(tǒng)MAC層相比,改進(jìn)后的算法能夠大幅度降低網(wǎng)絡(luò)整體工作能耗,且隨著時(shí)間增長(zhǎng)具有更大優(yōu)勢(shì)。DTQOFD(An Algorithm Combined DMTS and TPSN using Quartz Oscillator Frequency Deviation Compensation)算法針對(duì)DMTS算法時(shí)間同步精度較低,且沒(méi)有考慮到由時(shí)鐘偏差引起的時(shí)鐘漂移問(wèn)題,提出了融合DMTS與TPSN算法的時(shí)鐘晶振頻率偏差補(bǔ)償協(xié)議。首先將通信路徑分為主次兩種路徑,在主路徑上采用TPSN算法進(jìn)行同步,在次路徑上采用DMTS算法進(jìn)行同步,同時(shí)在每次信息傳遞過(guò)程中及時(shí)補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)引發(fā)的時(shí)鐘偏差來(lái)消除時(shí)鐘漂移,達(dá)到時(shí)間高精度同步。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明:DTQOFD算法能夠出色的解決由時(shí)鐘偏差引起的時(shí)鐘漂移,從而提高時(shí)間同步的精度。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5

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