基于ZigBee的密集传感器网络避撞研究

发布时间：2017-08-17 07:31

  本文关键词：基于ZigBee的密集传感器网络避撞研究

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【摘要】：铝的生产主要是在铝电解槽中完成,槽底、立柱、阳极、阴极等电流与槽壳、上部结构温度等参数是铝电解生产过程中的重要参数,这些铝电解参数检测水平程度的高低对铝电解的生产起到非常重要的指导作用。铝电解槽实际生产环境下,由于需要采集节点数目过多,很容易出现在节点发送数据过程中产生碰撞,进而引起数据通信冲突以及数据包丢失。若是节点发生冲突,节点就会选择退避重传,不仅会造成通信能量的浪费,数据收发时延,而且会影响数据通信效率。在节点进行数据发送过程中频繁冲突的发生会对整个网络性能产生及其消极的影响。针对以上问题本文所研究具体内容如下:(1)介绍ZigBee技术中所存在的碰撞问题及相关解决方案,分析了ZigBee协议栈的各层功能,以及ZigBee技术的特点和应用于铝电解槽监测系统的优势。(2)论文针对ZigBee网络的三种拓扑结构进行深入分析,针对铝电解槽监测网络中终端节点与协调器之间在一跳范围内的特点设计了星形网络拓扑结构。并设计了节点入网方案。(3)针对铝电解槽内安置的终端节点采用给节点编号方式进行定位,从节点编号可以反映节点铝电解槽设备中所处的地理位置。(4)本文提出了一种基于ZigBee传感器网络的密集节点避撞方法,节点采用固定时隙接入机制解决铝电解槽生产环境内将近一百多个温度、电流节点数据的采集与发送。并提出一种基于数据类别优先级的GTS时隙申请机制,结合TPSN时钟同步机制完成节点周期性的采集与发送。(5)最后采用OMNeT++面向对象的离散事件网络仿真器来进行仿真实现。并针对仿真中所要使用到的各类帧结构进行分析设计。
【关键词】：密集 碰撞 铝电解槽 ZigBee OMNeT++
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 引言7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 ZigBee技术国内外冲突避免方法研究现状9-11
• 1.4 本文主要研究内容11
• 1.5 论文组织结构安排11-12
• 1.6 本章小结12-13
• 第二章 ZigBee无线网络技术及其网络协议研究13-28
• 2.1 ZigBee网络设备及特点13-17
• 2.1.1 网络设备类型及拓扑结构13-15
• 2.1.2 ZigBee网络技术优点15-16
• 2.1.3 ZigBee技术与其它无线技术比较16-17
• 2.2 ZigBee协议体系构架17-18
• 2.3 ZigBee网络体系结构18-27
• 2.3.1 物理层(PHY)18-20
• 2.3.2 媒体接入控制层（MAC）20-21
• 2.3.3 MAC层帧格式及服务原语21-25
• 2.3.4 网络层（NWK）25-26
• 2.3.5 应用层（APL）26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 IEEE802.15.4 MAC层深入分析28-37
• 3.1 ZigBee超帧结构29-30
• 3.2 帧间隔30-31
• 3.3 保证时隙GTS分配机制研究31-33
• 3.4 ZigBee时隙CSMA/CA算法研究33-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 基于ZigBee密集节点固定时隙预约方法研究37-51
• 4.1 密集节点避撞方法总体设计及拓扑规划37-38
• 4.2 网络节点编号设计38-40
• 4.3 ZigBee星形网络节点入网方案设计40-43
• 4.4 TPSN时钟同步协议43-45
• 4.5 基于数据类别优先级的GTS时隙申请调度机制45-47
• 4.6 节点固定时隙接入保障时隙机制47-48
• 4.7 帧结构设计48-50
• 4.8 本章小结50-51
• 第五章 基于OMNe T++平台仿真及结果分析51-61
• 5.1 OMNe T++51
• 5.2 仿真程序构建51-52
• 5.3 仿真模型建立52-54
• 5.4 仿真实验结果及分析54-61
• 5.4.1 仿真性能参数54-55
• 5.4.2 仿真结果与分析55-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67-68

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本文编号：687801