基于物联网智慧机坪网络MAC层优化方法研究

发布时间：2017-06-29 05:17

  本文关键词：基于物联网智慧机坪网络MAC层优化方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国民航事业的快速发展,机场场面监控调度系统任务日益繁重,基于物联网的智慧机坪网络将是未来发展的趋势。Zigbee技术具有低功耗、低成本和自组网的优点,将Zigbee技术应用于机坪网络实现实时监控及动态显示机场运行状况,对车辆和工作人员进行合理调度,减少机场拥堵造成事故的发生,保障机场运行安全和管理效率,对于促进智慧机坪网络的蓬勃发展具有标志性意义。本文对Zigbee技术在物联网中应用的拓扑结构进行简要叙述,对MAC协议原理和分类规则以及MAC协议能量消耗主要来源进行讨论,对标准CSMA/CA原理的内容和步骤进行了阐述。利用NS2软件对标准CSMA/CA算法不同参数NB、CW、BE对于吞吐量,网络平均延迟和丢包率的影响仿真验证,仿真结论为合理改进参数值提供了理论依据。针对该标准机制不能满足智慧机坪网络对紧急事件信息优先投递的要求,根据BE改进方法、紧急事件调度研究以及概率调度方法的融合,提出了基于优先级思想CSMA/CA改进机制,并叙述了该改进机制的原理和实现过程。同时建立该算法的马尔可夫链模型,利用NS2软件对基于优先级CSMA/CA机制的节点成功发送率、吞吐量、网络平均时延和节点能量消耗的影响进行验证分析。最后,通过仿真分析表明改进算法可以在紧急事件节点优先传输的同时,平衡并节约网络平均能量消耗,延长了网络生命周期。
【关键词】：Zigbee技术 智慧机坪网络 马尔可夫链 优先级 CSMA/CA NS2
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V35-39;TN92;TP391.44
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究的背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状与评价11-14
• 1.3 本文主要工作与结构安排14-16
• 第二章 Zigbee技术协议研究16-25
• 2.1 Zigbee技术16-18
• 2.1.1 Zigbee的起源16-17
• 2.1.2 Zigbee与其他无线技术的比较17
• 2.1.3 Zigbee技术的特点17-18
• 2.1.4 Zigbee技术在物联网中的应用18
• 2.2 网络设备和网络拓扑结构18-20
• 2.2.1 网络设备18-19
• 2.2.2 网络拓扑结构19-20
• 2.3 Zigbee协议架构20-21
• 2.4 Zigbee协议MAC层概述21-24
• 2.4.1 协作运行模式21-22
• 2.4.2 超帧结构22-24
• 2.4.3 GTS机制24
• 2.4.4 MAC层能量消耗24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 标准CSMA/CA机制与改进算法25-34
• 3.1 IEEE802.15.4 协议CSMA/CA机制25-27
• 3.2 经典退避算法介绍27-30
• 3.3 改进算法CSMA/CA机制30-33
• 3.3.1 退避指数优化31
• 3.3.2 优先级调度31
• 3.3.3 概率调度策略31-32
• 3.3.4 改进CSMA/CA机制步骤32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 数学模型搭建及NS2仿真实验34-54
• 4.1 马尔可夫链简介34-35
• 4.2 改进机制的马尔可夫链数学模型35-40
• 4.2.1 计算饱和吞吐量38-39
• 4.2.2 计算能耗39-40
• 4.3 NS2仿真软件40-42
• 4.4 仿真环境搭建42-43
• 4.5 标准CSMA/CA机制参数的性能影响43-50
• 4.5.1 参数NB值的影响43-45
• 4.5.2 参数CW值的影响45-47
• 4.5.3 参数BE值的影响47-50
• 4.6 基于优先级CSMA/CA机制仿真50-53
• 4.6.1 节点成功发送概率50-51
• 4.6.2 节点吞吐量51
• 4.6.3 节点网络平均延迟51-52
• 4.6.4 节点能耗52-53
• 4.7 本章总结53-54
• 第五章 结论与展望54-55
• 5.1 本文工作总结54
• 5.2 进一步工作的展望54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 作者简介59

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