基于Contiki/Cooja平台的IEEE 802.15.4协议实现与改进
发布时间：2024-04-11 21:58
随着无线传感器网络技术的发展和应用需求的推动,对无线传感器网络的研究日益活跃,特别是IEEE 802.15.4标准发布之后,由于其低功耗、低速率的特性特别适合于无线传感器网络的应用需求,该标准迅速成为国内外学术界研究热点。本文依托与企业合作项目,该项目需要在Contiki/Cooja平台上实现IEEE802.15.4-2006协议信标模式并作为底层协议为后续的研究提供协议支持。本文首先对IEEE 802.15.4-2006协议进行了详尽分析,深入理解了该协议的特性、功能架构和协议流程。同时,本文研究开源平台Contiki/Cooja,掌握了该平台的系统结构、进程模型、事件调度机制以及系统协议栈。最后,本文将项目需求中涉及的功能模块进行实现,包括了PAN网络的创建与维护、网络扫描和设备发现、CSMA/CA信道接入算法、关联与同步以及报文缓存与收发等功能。随后,本文选择主流仿真平台NS2中标准的典型实现作为对比版本,并选取端到端时延、丢包率和吞吐量三个网络参数作为验证本文实现的版本正确性的评判依据。仿真结果表明,本文实现的版本与参考版本在上述网络性能方面在近似的仿真场景中都具有一致性,同时...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 无线传感器网络概述
1.2 无线传感器网络研究现状
1.3 论文研究的内容
1.4 论文章节安排
第二章 IEEE 802.15.4 协议分析
2.1 IEEE 802.15.4-2006网络组成与拓扑结构
2.2 IEEE 802.15.4-2006协议栈结构
2.3 IEEE 802.15.4-2006网络特性分析
2.3.1 网络运行模式
2.3.2 超帧结构
2.3.3 传输模式
2.3.4 CSMA/CA算法
2.4 本章小结
第三章 Contiki/Cooja平台
3.1 Contiki/Cooja平台概述
3.2 Contiki/Cooja平台分析
3.2.1 Contiki/Cooja目录结构分析
3.2.2 进程模型分析
3.2.3 事件与调度机制
3.2.4 定时器分析
3.3 Contiki/Cooja平台协议栈分析
3.4 本章小结
第四章 Contiki/Cooja平台中IEEE802.15.4 的实现与验证
4.1 Contiki/Cooja平台中协议栈实现目标与思路
4.1.1 平台中协议栈实现目标
4.1.2 平台中协议栈实现思路
4.2 MAC协议实现详细描述
4.2.1 常量、通用变量和通用函数说明
4.2.2 帧结构设计与实现
4.2.3 CSMA/CA信道接入
4.2.4 PAN启动与管理
4.2.5 扫描
4.2.6 关联
4.2.7 同步
4.2.8 直接传输模式下数据缓存机制
4.2.9 间接传输模式下数据缓存机制
4.3 PHY协议详细描述
4.3.1 常量、通用变量和通用函数说明
4.3.2 数据收发
4.3.3 空闲信道评估
4.3.4 能量检测
4.3.5 参数获取与设置
4.3.6 无线通信模块管理
4.4 IEEE 802.15.4 的正确性验证
4.4.1 验证的总体思路
4.4.2 验证与分析
4.5 本章小结
第五章 Contiki/Cooja平台中IEEE 802.15.4 的改进
5.1 问题的提出与分析
5.1.1 问题的提出
5.1.2 802.15.4 协议的不足
5.2 改进算法
5.2.1 改进算法的前提条件
5.2.2 改进算法的机制
5.2.3 改进算法的流程
5.2.4 改进算法的帧结构设计
5.3 仿真与分析
5.3.1 单跳仿真场景与分析
5.3.2 多跳仿真场景与分析
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3951202
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 无线传感器网络概述
1.2 无线传感器网络研究现状
1.3 论文研究的内容
1.4 论文章节安排
第二章 IEEE 802.15.4 协议分析
2.1 IEEE 802.15.4-2006网络组成与拓扑结构
2.2 IEEE 802.15.4-2006协议栈结构
2.3 IEEE 802.15.4-2006网络特性分析
2.3.1 网络运行模式
2.3.2 超帧结构
2.3.3 传输模式
2.3.4 CSMA/CA算法
2.4 本章小结
第三章 Contiki/Cooja平台
3.1 Contiki/Cooja平台概述
3.2 Contiki/Cooja平台分析
3.2.1 Contiki/Cooja目录结构分析
3.2.2 进程模型分析
3.2.3 事件与调度机制
3.2.4 定时器分析
3.3 Contiki/Cooja平台协议栈分析
3.4 本章小结
第四章 Contiki/Cooja平台中IEEE802.15.4 的实现与验证
4.1 Contiki/Cooja平台中协议栈实现目标与思路
4.1.1 平台中协议栈实现目标
4.1.2 平台中协议栈实现思路
4.2 MAC协议实现详细描述
4.2.1 常量、通用变量和通用函数说明
4.2.2 帧结构设计与实现
4.2.3 CSMA/CA信道接入
4.2.4 PAN启动与管理
4.2.5 扫描
4.2.6 关联
4.2.7 同步
4.2.8 直接传输模式下数据缓存机制
4.2.9 间接传输模式下数据缓存机制
4.3 PHY协议详细描述
4.3.1 常量、通用变量和通用函数说明
4.3.2 数据收发
4.3.3 空闲信道评估
4.3.4 能量检测
4.3.5 参数获取与设置
4.3.6 无线通信模块管理
4.4 IEEE 802.15.4 的正确性验证
4.4.1 验证的总体思路
4.4.2 验证与分析
4.5 本章小结
第五章 Contiki/Cooja平台中IEEE 802.15.4 的改进
5.1 问题的提出与分析
5.1.1 问题的提出
5.1.2 802.15.4 协议的不足
5.2 改进算法
5.2.1 改进算法的前提条件
5.2.2 改进算法的机制
5.2.3 改进算法的流程
5.2.4 改进算法的帧结构设计
5.3 仿真与分析
5.3.1 单跳仿真场景与分析
5.3.2 多跳仿真场景与分析
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3951202
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3951202.html
教材专著