本文選題：無線傳感器網絡 + 信道切換　； 參考：《南昌航空大學》2017年碩士論文

【摘要】：近些年,無線傳感器網絡應用的規(guī)模不斷擴大,導致頻率利用率降低、無線網絡通信質量下降等問題突顯,難以滿足用戶對高性能傳感器網絡的需求。為解決以上問題,需要進一步研究無線網絡的頻率管理方式,根據無線傳感器網絡的特點,對信道切換技術進行優(yōu)化,提高網絡的通信質量。最終實現(xiàn)一種輕量級、穩(wěn)定的信道切換技術,對無線傳感器網絡的應用和發(fā)展有一定的現(xiàn)實意義。本文首先對無線傳感器網絡的信道切換技術研究進行了綜述;然后,對IEEE802.15.4協(xié)議棧的MAC層進行優(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進行研究;最后,通過仿真軟件模擬現(xiàn)實網絡,評估信道切換技術的性能和實用性。主要研究工作如下:1、闡述無線傳感器網絡的信道切換技術的研究內容。對現(xiàn)有的頻率管理技術進行了全面分析,結合無線傳感器網絡的技術特點,明確信道切換技術適用的頻率管理方式,突出了信道切換技術應用于無線傳感器網絡的優(yōu)勢,證明該技術可用于解決信道質量下降的問題。并進一步研究了實現(xiàn)信道切換技術所必需的網絡拓撲結構等相關技術支持。2、優(yōu)化信道切換的MAC層協(xié)議,并搭建硬件平臺。結合通信協(xié)議棧的特點和工作原理,在現(xiàn)實網絡中優(yōu)化MAC層協(xié)議設計,實現(xiàn)信道切換技術;并在現(xiàn)有項目基礎上搭建硬件平臺,主要包括終端節(jié)點的電路設計、射頻模塊設計和性能測試。最后,將信道切換的相關協(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,其中硬件平臺的搭建為理論研究提供現(xiàn)實依據。3、使用Opnet軟件對信道切換技術進行了網絡仿真和性能測試。根據硬件條件和協(xié)議棧優(yōu)化情況建立網絡模型,在模擬環(huán)境中實現(xiàn)信道切換技術,對網絡系統(tǒng)進行性能分析。先建立簡單的網絡結構,逐漸增加網絡拓撲復雜度、擴大網絡規(guī)模,深入研究這些因素對信道切換技術性能的影響。通過對仿真結果的分析,證明了信道切換技術的優(yōu)越性和實用性,在解決信道質量下降的前提下,保證了一定的成功率。同時,本文對可使用信道切換技術的無線傳感器網絡的性能和應用場景提供了指導性意見。
[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.
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：1928160