基于实时应用下IEEE802.15.4网络的研究和改进.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchandAdvancementofIEEE802．15．4NetworkBasedonReal—-TimeApplicationsByLeiWangSupervisor：A．Prof．QiXieComputerApplicationTechnologySchoolofInformationEngineeringMay2011原创性声明『I

2、IIIIIIlrllIIIIII

3、IIIJPIIIY1929260本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：L磊日期：沙11年f月¨r日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文

4、的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：砂钨日期：wfl年f月叶日摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetwork)技术是现代信息技术领域中具有交叉学科性质的高新技术，在军事领域、民用领域和工业领域中有着广泛的应用。I

5、EEE802．15．4协议为无线传感器网络提供了节点间通信的国际标准，具有低速率、低成本、低功耗、高质量的特点。目前有关IEEE802．15．4网络的研究主要集中在建模、性能评估、低功耗等方面，但对于网络吞吐量、时延、丢包率等网络特性关注不足。本文针对实时应用领域中无线传感器网络系统对时延敏感的特点，全面分析了正EE802．15．4标准，对标准中提供保障传输的保障时槽(GTS)调度机制进行了深入研究。本文使用网络微积分的原理分析GTS的时延边界问题，得到GTS的速率．时延服务曲线和时延界限定义公式

6、。在GTS的先来先服务调度策略的基础上，提出一种基于时延优先级的GTS分配算法。新算法根据节点发送数据包的发送成功率、缓存利用率和带宽占用率，评估数据包的优先级，按照优先级顺序响应GTS请求并动态调整GTS中的时槽数量，确保实时传输和带宽利用率。最后，本文使用OPNETModeler仿真工具建模分析IEEE802．15．4网络的特征。Modeler采用面向对象模拟方式，为每一类结点建立相应的结点模型，包括物理层建模、MAC层建模、网络层建模。通过对标准算法与改进后算法的仿真分析比较，验证了新算法在

7、不影响网络整体效率的前提下，降低了时延，提升了传输效率。关键字：IEEE802．15．4实时GTS优先级网络仿真AbstractWirelesssensornetworks(WSN)technologyisacross-disciplinaryhigll-techinthefieldofmodeminformationtechnology，whichhasaverywiderangeofapplicationsinmilitary，civilianandindustrialareas．IEEE80

8、2．15．4protocolprovidesinternationalstandardsforcommunicationbetweennodesforWSNs，whichhaslowrate，lowcost,lowpower，highqualityfeatures．CurrentlytheresearchofIEEE802．15．4generallyfocusonthemodelbuilding，performanceevaluationandlowpowerconsumption,whereas

9、theresearchonthenetworkfeaturesisquiterare，suchasthroughput,delayandpacketlossrate．Inthispaper,weconsiderthedelaysensitivefortheWSNsinthereal-timeapplicationfields，comprehensivelyanalysistheIEEE802．15．4protocol，andmakeadeeplyresearchfortheGuar