以數(shù)字對講機作為稀疏節(jié)點的無線傳感網(wǎng)輕型協(xié)議研究.pdf

1、為了解決頻譜資源緊缺的問題，也為了擁有更好的保密性能和語音質(zhì)量，數(shù)字對講機取代模擬對講機已經(jīng)成為一種必然的趨勢。然而，目前數(shù)字對講機并不具備一個簡單快速的協(xié)議。近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以低功耗和低復(fù)雜度等實用性能得到廣泛應(yīng)用，將數(shù)字對講機和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起具有現(xiàn)實意義。而針對頻譜緊缺應(yīng)運而生的高效調(diào)制技術(shù)——超窄帶調(diào)制在二者的結(jié)合之余能夠帶來更多能量上的節(jié)省，也能為更有效的頻譜利用做出巨大貢獻。具體內(nèi)容如下:
　　 首

2、先，介紹了一種新型的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)——鏈型結(jié)構(gòu)，并針對這種結(jié)構(gòu)的兩種應(yīng)用場景，提出了基于時隙的輕型協(xié)議。協(xié)調(diào)器通過發(fā)送統(tǒng)一的信標幀，提前“告知”普通節(jié)點各自所擁有的時隙，以此來保證每一時隙只屬于傳輸范圍內(nèi)的一個節(jié)點，從而避免沖突。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實時性能，可適當調(diào)整信標幀的發(fā)送頻率，能夠在保證可靠性的前提下，降低無線傳感網(wǎng)的能耗。
　　 其次，通過介紹CSMA-CA算法，討論了基于競爭的輕型協(xié)議。協(xié)議以不斷偵聽信道、公平競爭的方式，來爭

3、取發(fā)送數(shù)據(jù)包的機會。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量的不同，將兩種輕型協(xié)議進行了對比，提出了各自適合的應(yīng)用場景。最后，實現(xiàn)了IEEE802.15.4協(xié)議標準，并且通過比較，證明兩種輕型協(xié)議在保證可靠性的前提下，達到了節(jié)能的目的。
　　 再次，通過分析OPNET的管道建模機制，成功地將擴展的二元相移鍵控（EBPSK:ExtendedBinaryPhaseShiftKeying）這種高效調(diào)制的典型代表導(dǎo)入到OPNET中。并且，通過Simulink搭建

4、BPSK調(diào)制解調(diào)模塊，得到了BPSK在一定條件下的同步碼元個數(shù)，從而將EBPSK和BPSK在物理層上的性能表現(xiàn)添加到網(wǎng)絡(luò)級的仿真中。進而針對兩種調(diào)制方式，分別在3種不同協(xié)議支撐的鏈型網(wǎng)絡(luò)中進行了仿真對比。
　　 最后，為了使輕型協(xié)議具有可移植性，在星型網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)了該協(xié)議，詳細分析了碼率等因素影響下網(wǎng)絡(luò)的性能。通過消除EBPSK濾波響應(yīng)的初始振蕩，使其能夠在物理層上表現(xiàn)更優(yōu)。將此特性應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，進一步縮減了網(wǎng)絡(luò)的能量開