本文關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議及專用實驗平臺研究

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡已成為未來信息技術的研究熱點,通信協(xié)議是其能夠正常工作的關鍵性技術。本文致力于根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡的特點,提出專用通信協(xié)議棧并基于OMNeT++進行了仿真,然后設計實現(xiàn)了基于TinyOS和CC2530的專用實驗平臺。首先,本文對無線傳感器網(wǎng)絡技術進行了概述,然后分析了常見的物理層協(xié)議、MAC層協(xié)議和網(wǎng)絡層協(xié)議。物理層協(xié)議主要包括802.11、藍牙、紅外和802.15.4；MAC層協(xié)議主要包括爭用型、調(diào)度型和混合型MAC協(xié)議；網(wǎng)絡層協(xié)議主要包括平面型路由協(xié)議和層次型路由協(xié)議。隨后,本文提出了無線傳感器網(wǎng)絡專用通信協(xié)議棧分層框架,并提出了物理層、MAC層和網(wǎng)絡層協(xié)議的優(yōu)化改進方法。物理層協(xié)議主要在通信頻段、擴頻參數(shù)等核心參數(shù)選擇問題上進行了優(yōu)化改進；MAC層協(xié)議的優(yōu)化改進主要包括在幀結(jié)構(gòu)中引入優(yōu)先級機制、增加優(yōu)先級判決反饋ACK；網(wǎng)絡層協(xié)議的優(yōu)化改進主要包括優(yōu)化節(jié)點入網(wǎng)機制、增加負載自適應均衡策略等。采用OMNeT++軟件,本文構(gòu)建了基于IEEE802.15.4標準的協(xié)議仿真模型,然后對不同參數(shù)設置下的平均端到端時延以及平均丟幀率兩個關鍵指標進行了仿真分析,研究了關鍵參數(shù)對協(xié)議性能的影響。接著,本文設計實現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡專用實驗平臺。平臺總體架構(gòu)主要由三個層次組成：硬件平臺、協(xié)議棧和測試程序。硬件平臺基于CC2530平臺的開發(fā)套件來實現(xiàn),主要包括一個中心節(jié)點、三個傳感器節(jié)點和一個測試PC。協(xié)議�；赥inyOS上的ZigBee/802.15.4協(xié)議棧來移植實現(xiàn)。測試程序基于nesC編程語言編寫。本文的關鍵工作之一是實現(xiàn)了TinyOS在CC2530平臺上的移植。最后,基于專用實驗平臺,本文選取了典型MAC層協(xié)議進行了驗證實現(xiàn)和測試。本文首先闡述了爭用型和調(diào)度型MAC層協(xié)議的實現(xiàn)過程。然后,采用串口打印和無線抓包的方式,分別對兩種協(xié)議進行了測試。根據(jù)測試結(jié)果,本文對兩種MAC協(xié)議的傳輸延時、碰撞概率等指標進行了比較,并得出了結(jié)論：爭用型MAC協(xié)議適用于業(yè)務負載不大、要求傳輸時延小的場合；而調(diào)度型MAC協(xié)議適用于要求數(shù)據(jù)傳輸不能丟失、傳輸可以有一定時延的場合。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉信新;邵明凱;;無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)TinyOS研究[J];計算機與數(shù)字工程;2007年07期

2 趙建華;劉寧;;TinyOS調(diào)度機制的研究與改進[J];西華大學學報(自然科學版);2008年02期

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本文編號：1160115