基于IEEE 802.15.4的WSN簇树路由算法和MAC协议设计

发布时间：2023-11-11 13:40

　　基于IEEE 802.15.4标准的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)具有低能耗、低成本、易扩展等优点,在物联网、智能医疗等领域有重要的应用前景。该标准定义超帧结构,实现低占空比技术与混合CSMA/TDMA技术的有效结合;定义簇树拓扑结构,易于扩展网络规模。在无线传感器网络路由算法和MAC协议设计方面,现有的研究成果大多关于实现全网任意节点间的路由构建和数据传输,而新科技的发展对其提出新的要求,许多应用场景需要汇聚节点从网络各节点收集数据来集中处理。为满足这种需求,本文为可移动无线传感器网络提出基于邻居表的簇树路由算法,即NT-CTR路由算法,以及基于共享时隙的MAC协议,即SS-MAC。NT-CTR算法借鉴ZBR(ZigBee Routing)、Cluster-Tree两种典型簇树路由算法优点,并对其进行较大地改进和创新:将节点分为汇聚节点、簇头节点和成员节点三类,以执行不同的路由功能;考虑节点间的距离和移动性,且对汇聚节点的子节点数进行特殊设置,以减小网络最大深度和数据帧端到端时延;采用分步式构建网络拓扑,以减小控制开销。算法重点设计网络地址分...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 无线传感器网络简介
        1.2.1 无线传感器网络的特点及应用
        1.2.2 无线传感器网络主要技术
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 路由协议研究
        1.3.2 数据链路层MAC协议的研究
        1.3.3 跨层协议的研究
        1.3.4 性能分析及其优化的研究
        1.3.5 能效协议的研究
    1.4 主要研究内容及章节安排
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文章节安排
第2章 IEEE802.15.4标准
    2.1 标准简介
    2.2 MAC层功能与机制
第3章 路由算法设计与性能分析
    3.1 无线传感器网络路由协议概述
    3.2 簇树路由协议
    3.3 NT-CTR路由算法设计
        3.3.1 算法设计动机和目标
        3.3.2 地址分配策略
        3.3.3 NT-CTR路由算法流程
    3.4 仿真
        3.4.1 分组投递率
        3.4.2 分组平均跳数
        3.4.3 路由控制开销
    3.5 本章小结
第4章 MAC协议设计与性能分析
    4.1 网络周期规划
    4.2 起始阶段设计
    4.3 稳定阶段设计
        4.3.1 共享时隙
        4.3.2 传输机制
    4.4 协议性能及参数分析
        4.4.1 共享时隙参数分析
        4.4.2 簇内数据收集模型
        4.4.3 能耗分析
    4.5 实验仿真
        4.5.1 分组平均等待时间
        4.5.2 能耗
        4.5.3 SS-MAC协议与IEEE802.15.4 标准的性能对比
    4.6 本章小结
总结与展望
    1.总结
    2.展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录 B 参与导师主持的科研项目



本文编号：3862650