基于物聯(lián)網(wǎng)的MAC協(xié)議模塊化的研究和實現(xiàn).pdf

1、近些年來，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，隨之而來的是對無線網(wǎng)絡(luò)的使用的需求迫切，因此物聯(lián)網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議越來越重要，其中就包括MAC(Medium Access Control)協(xié)議。MAC協(xié)議是連接物理鏈路和網(wǎng)絡(luò)層直接的紐帶，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通訊以及一些與硬件直接相連的操作。雖然MAC協(xié)議有很多相似的地方，但是由于使用場景的多樣化，使得需要各種不同MAC協(xié)議，如S-MAC，T-MAC等等。盡管如此，在很多情況下，還是需要根據(jù)不同的使用場景，去設(shè)計新的MAC

2、協(xié)議。從頭開始的設(shè)計耗時又花費(fèi)巨大，而且設(shè)計出來的協(xié)議穩(wěn)定度欠缺。因此如果能有一種開發(fā)工具將協(xié)議的共性功能整理成模塊，在開發(fā)新的MAC協(xié)議時，就可以在遇到相同或相似的功能模塊直接調(diào)用，這樣就能達(dá)到提高開發(fā)效率、降低研發(fā)成本的目的。
　　 針對上面的情況，本文設(shè)計一個滿足上面要求的開發(fā)工具。本文在深入研究了物聯(lián)網(wǎng)的MAC協(xié)議和實踐需求的基礎(chǔ)上，將MAC模塊化，并將模塊嵌入到完整的系統(tǒng)內(nèi)，使得模塊的使用更為方便。
　　 本文

3、主要完成以下工作。
　　 1.在對物聯(lián)網(wǎng)的MAC協(xié)議的深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一個便于移植的帶有底層抽象和上層模塊的軟件構(gòu)架。把底層支持模塊分為硬件抽象和操作系統(tǒng)抽象，而在上層則根據(jù)使用頻率的原則將MAC模塊分成主要模塊和輔助模塊。
　　 2.在物聯(lián)網(wǎng)使用的節(jié)點(diǎn)硬件和嵌入式操作系統(tǒng)做了廣泛的調(diào)研的基礎(chǔ)上，得出兩者一般功能構(gòu)架。在分析所得的共性的基礎(chǔ)上，完成一般的硬件抽象和嵌入式操作系統(tǒng)抽象，給出普遍適用的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)硬件的

4、接口和操作系統(tǒng)抽象接口。
　　 3.在對系統(tǒng)模塊的功能需求的深入分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計出系統(tǒng)的控制構(gòu)架，以及管理其他模塊的方式，并設(shè)計出在系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)下的通訊模式以及通訊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。同樣的在對傳輸模塊，時隙模塊，以及同步模塊這幾個主要的模塊的各自的功能需求深入分析的基礎(chǔ)上，對主要的模塊的給予詳細(xì)的設(shè)計實現(xiàn)。
　　 4.在初步完成MAC模塊，以及整體的可移植系統(tǒng)，使用該工具來實現(xiàn)DSME(distributed sync

5、hronous Multi-channel Extension)協(xié)議，并依靠實現(xiàn)時出現(xiàn)的問題反思模塊的設(shè)計，來改進(jìn)模塊的設(shè)計。于此同時，對實現(xiàn)了的DSME協(xié)議進(jìn)行測試，以檢驗使用模塊化設(shè)計的穩(wěn)定性。
　　 本文提出了以MAC模塊化的模塊為核心，聯(lián)合底層的抽象層設(shè)計組成了一個可移植的模塊化工具的構(gòu)思。在完成MAC模塊化的工具的前提下使用其去開發(fā)DSME協(xié)議，以開發(fā)中帶來的反饋來不斷的完善模塊，并驗證了模塊化的可行性和優(yōu)越性，達(dá)到了