WSN中多频分簇的动态TDMA资源分配算法研究

发布时间：2017-04-26 05:00

  本文关键词：WSN中多频分簇的动态TDMA资源分配算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文研究无线传感器网络组网技术,研究适合于无线传感环境的分布式网络体系结构,研究媒体接入控制协议并设计分布式网络分簇算法,并在OPNET Modeler上实现上述算法与协议的设计和验证,同时完成对算法与协议的性能评估。提出了具有分层结构的分布式网络。将网络分为三层:第一层为后端节点,对下层的节点进行统一的控制和管理;第二层为簇首节点,对簇内节点进行组织和管理;第三层为簇内节点。设计了结构化的网络编址体系,支持分簇结构。为了避免不同簇间节点通信的相互干扰,采用多个不同的频点,分别用于簇内的通信以及簇间通信。簇内采用的通信频点由簇首指定;簇间通信采用指定频点。设计了TDMA媒体接入控制协议,将时间划分为多个时帧,多个时帧构成一个时圆。每个时帧具有相同的结构,都被划分为多个时隙。节点的数据帧在每个时隙中进行传输。时隙分为控制时隙、控制反转时隙和数据时隙三类,前两者用于传输控制帧,后者用于传输数据帧。分析了物理层实际数据率与业务传输时延的关系。设计了多频分簇与时隙分配的MAC算法。首先,由簇首发起邀请;然后,普通节点在收到邀请后,向簇首请求加入簇;最后,簇首在具有空闲资源时,为普通节点分配指定时隙资源,并同意普通节点加入簇。在整个组网过程,节点始终对逆向路由进行学习。设计了分层路由算法,支持网络动态重构。在簇内采用链路状态路由协议。在簇间采用按需链路状态路由协议,簇间路由协议后端节点激活,避免网络常时间进行远距离通信。采用OPNET Modeler对所提算法和协议进行了仿真验证,结果表明所提算法和协议实现了分簇协议、动态时隙分配算法、快速建网以及分层路由协议。组网与通信过程性能良好。
【关键词】：WSN网络 多频分簇协议 TDMA动态资源分配 分层路由协议
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 研究目的与关键问题15
• 1.3 论文的研究内容及章节安排15-17
• 第二章 无线传感器网络中的组网算法17-29
• 2.1 组网方式17
• 2.2 媒体接入控制协议17-23
• 2.2.1 基于随机竞争的MAC协议17-22
• 2.2.2 基于TDMA的MAC协议22-23
• 2.3 分簇算法23-26
• 2.3.1 LEACH算法23-25
• 2.3.2 HEED算法25-26
• 2.4 路由协议26-28
• 2.4.1 先验式路由协议和反应式路由协议26-27
• 2.4.2 平面路由协议和层次路由协议27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 WSN中多频分簇的动态TDMA算法设计29-47
• 3.1 组网结构29-30
• 3.1.1 网络场景29
• 3.1.2 网络协议架构29-30
• 3.2 编址体系设计30-31
• 3.3 频率分配、帧结构与帧格式设计31-37
• 3.3.1 系统频谱划分31-32
• 3.3.2 时帧结构设计32-35
• 3.3.2.1 簇间时帧结构设计32-33
• 3.3.2.2 簇内时帧结构设计33-35
• 3.3.3 消息格式设计35-37
• 3.3.3.1 簇间复合消息格式36
• 3.3.3.2 簇内复合消息格式36-37
• 3.4 分簇算法设计37-40
• 3.4.1 簇首通告37-38
• 3.4.2 入簇请求38-39
• 3.4.3 入簇确认39-40
• 3.4.4 成员通告40
• 3.5 时隙分配算法设计40-44
• 3.5.1 控制时隙与控制反转时隙的分配41
• 3.5.2 数据时隙的分配41-44
• 3.6 路由算法设计44-45
• 3.6.1 簇间按需链路状态路由算法44
• 3.6.2 端到端数据的路由算法44-45
• 3.7 小结45-47
• 第四章 仿真设计与结果分析47-70
• 4.1 基于OPNET的仿真实现47-49
• 4.1.1 OPNET仿真工具介绍47
• 4.1.2 仿真节点模型47-48
• 4.1.3 场景设置48-49
• 4.2 仿真结果分析49-70
• 4.2.1 分簇仿真分析49-52
• 4.2.2 传感性能仿真分析52-54
• 4.2.3 不同控制和数据时隙配比的仿真分析54-56
• 4.2.4 簇内端到端业务的仿真分析56-59
• 4.2.5 簇间端到端业务的仿真分析59-63
• 4.2.6 WLAN协议对比63-70
• 4.2.6.1 低网络负载情况下63-66
• 4.2.6.2 高网络负载情况下66-70
• 第五章 结论70-71
• 5.1 工作总结70
• 5.2 论文工作展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 个人简历75-76
• 附件76-78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 盛亮;;基于动态优先的数据链时隙分配模型[J];无线电通信技术;2011年02期

2 樊宪标;田勇;万莉莉;;机场地面等待时隙分配的公平性和效率性研究[J];航空计算技术;2012年05期

3 谢则辉;焦潇冰;;基于可变优先级的航班时隙排序[J];现代计算机;2013年30期

4 薛富国;李建东;庞继勇;杨春刚;;基于覆盖控制的交叉时隙干扰消除方法[J];电路与系统学报;2010年04期

5 夏白桦;李洪业;;数据链时隙争抢占用方式的冲突分析[J];舰船电子工程;2010年06期

6 李杨;韩志韧;;高效的动态按需时隙分配协议[J];哈尔滨工程大学学报;2012年04期

7 张洪海;胡明华;;基于MAS协调的CDM GDP时隙动态交易[J];信息与控制;2009年06期

8 余英;袁凌云;匡玉兰;;时隙式随机多址系统平均周期分析方法研究[J];云南师范大学学报(自然科学版);2013年06期

9 刘仙灵;张勇;戴超;毛安峰;宋梅;;基于预测和优先级的时隙调度策略[J];吉林大学学报(信息科学版);2009年01期

10 董启甲;张军;张涛;秦勇;;高效MF-TDMA系统时隙分配策略[J];航空学报;2009年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 石磊玉;向为;唐小妹;;导航系统星间网络TDMA时隙分配算法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年

2 张翔;黄英君;骆志刚;刘建飞;张家帅;;基于可变时隙长度的TDMA算法[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年

3 王飞;王红勇;武易;;GHP时隙分配的组合拍卖机制设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

4 康凯;郭伟;吴诗其;;TDMA无线自组织网中的分布式时隙迁移算法[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年

5 刘昌锦;张樋;童利标;许自富;魏泽峰;刘永峰;;数据链时隙动态分配算法建模分析[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（一）[C];2007年

6 赵磊;;飞机进港时隙分配机制的有效性与公平性研究[A];2008第四届中国智能交通年会论文集[C];2008年

7 王旭;何子述;;TDMA系统运动目标测距测速方法[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年

8 唐静;王汝传;黄海平;;一种基于动态TDMA时隙分配的攻击方法研究与实现[A];第十一届保密通信与信息安全现状研讨会论文集[C];2009年

9 陈e，

本文编号：327742