无线传感器网络MAC协议在智能交通中的研究与应用

发布时间：2017-08-23 23:23

  本文关键词：无线传感器网络MAC协议在智能交通中的研究与应用

  更多相关文章： MAC协议 优先权重 动态切换 车流监测

【摘要】：在城市化飞速发展的今天,城市车流量大、交通流阶段性分布不均衡造成的交通拥堵问题已成为城市发展的瓶颈。利用现代智能交通系统来解决这一问题势在必行。无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)虽然起步比较晚,但是却表现出新兴事物好迅猛的发展势头。同时经过近几年的应用实践证明,它非常适用于解决上述提到的交通问题。在此过程中涉及到一项关键技术,即媒体访问控制(Medium Access Control,MAC),也是本文的主要研究对象。如何设计一个能量均衡、高效的MAC协议是近年来WSN的研究重点和热点。因此,针对上述实际交通流信息实时监测问题,本文提出了一种基于权重优先服务的无线传感器网络MAC协议。首先,本文对MAC协议基本数据交换单元帧进行了设计。为满足系统的实时性需求,通过节点采集数据的重要性和网络负载两方面来对节点的帧行为进行动态的调整。在活跃阶段,协议结合竞争与调度的方式来获取通信资源。这里分两种情况：当系统业务流量过载时,感知节点转变其获取信道的方式即从周期访问变为竞争周期访问；反之,则保持原态,无需任何转变。这样,尽可能保证数据传输的实时有效性,使得无线信道的利用率得到提升。其次,本文针对感知数据还设计了一种带优先权的服务策略。通过综合评估感知模块采集的信息类别和来源两种因素,采用相应的归类算法,为实时数据进行优先权重的标识。然后,根据实际无线通信资源环境合理区分节点访问权限,这样既保证发送超限数据流量和重要数据节点获得信道概率较大,同时也保证重要实时性数据的即时传输。这样,不仅保证了系统的动态实时性,而且还提高了系统吞吐率。最后,使用网络模拟软件NS-2来模拟实际的网络场景,通过改变仿真参数,进行反复实验,验证了本文设计具有的明显优势。为了使系统更加完善,还结合实际实现了一个小型信息监测系统,进一步验证了设计的合理有效性。
【关键词】：MAC协议 优先权重 动态切换 车流监测
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495;TP212.9;TN915.04
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第1章 绪论12-15
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 研究的目的与意义13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 1.4 本文的组织结构14-15
• 第2章 无线传感器网络及MAC协议15-23
• 2.1 无线传感器网络概述15-18
• 2.1.1 无线传感器网络体系结构15-16
• 2.1.2 无线传感器网络的特点16
• 2.1.3 无线传感器网络协议栈16-17
• 2.1.4 无线传感器网络应用17-18
• 2.2 无线传感器网络MAC协议18-22
• 2.2.1 无线传感器网络MAC协议分类18-19
• 2.2.2 基于竞争的无线传感器网络MAC协议19-20
• 2.2.3 基于调度的无线传感器网络MAC协议20-21
• 2.2.4 基于混合型的无线传感器网络MAC协议21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 协议帧结构设计23-27
• 3.1 网络部署模型23-24
• 3.2 帧种类及结构设计24-25
• 3.3 本章小结25-27
• 第4章 基于实时优先服务的MAC策略27-42
• 4.1 实时MAC调度策略27-31
• 4.1.1 MAC帧格式28
• 4.1.2 帧实时调度28-29
• 4.1.3 网络周期自适应机制29-31
• 4.2 优先级服务策略31-37
• 4.2.1 支持向量机31-32
• 4.2.2 主动学习算法32-34
• 4.2.3 分类算法34-36
• 4.2.4 参数及优先级分类36-37
• 4.3 网络协议仿真37-41
• 4.3.1 NS2简介37-39
• 4.3.2 仿真参数设置39
• 4.3.3 结果与分析39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第5章 系统实现与分析42-57
• 5.1 系统需求分析与总体设计42-45
• 5.1.1 系统需求分析42
• 5.1.2 系统总体设计42-45
• 5.2 数据采集模块的实现45-53
• 5.2.1 系统硬件环境45-47
• 5.2.2 协议的设计实现47-53
• 5.3 系统软件实现53-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第6章 总结与展望57-59
• 6.1 本文总结57
• 6.2 下一步工作展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63

【参考文献】

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本文编号：727891