ieee802.15.4協議仿真與研究

1、分 類 號UD C密 級單 位 代 碼 10 151IEEE802.15.4 協 議 仿 真 與研 究王 春 艷指 導 教 師 王 瑩 職 稱 副 教 授學 位 授 予 單 位 大 連 海 事 大 學申請 學 位 級 別 工 學 碩 士 學 科 與 專 業(yè) 通 信 與 信 息 系 統論 文 完 成 日期 2008 年 5 月 論 文 答 辯 日期 2006 年 6 月答 辯 委 員會 主席 舒帳 微中文摘 要摘刁石. 3 七ZigB e

2、e 是 最 近 提 出的一 種 近 距 離 、低 復 雜度 、低 功 耗 、低 數 據 速 率 、低 成 本的雙 向無 線 通 信 技 術 ，主 要 適 用 于 自動 控 制 和 遠 程 控 制 領 域 ，是 為 了滿 足 小 型 廉價 設 備 的無 線 聯 網和 控 制 而 制 定 的 ，具 有 很 好 的應 用 前 景 。 目前 對 ZigB ee 的研 究主 要 集 中在 它 的 網絡 層 和 M A C (m edi umaee

3、esseont rol )層 。本 文 主 要研 究 了 802 . 巧. 4 協 議 的 M A C 子 層 的性 能 。802 .巧. 4 是 IEE E 確 定 的低速 率 無 線 個 域 網(personalareanet w ork)標 準 ， 定 義 了 Z i gB ee 的物 理 層 和 M A C 層 。本 文 首 先 介 紹 了 802 .巧. 4 協 議 標 準 ，包 括 它 的拓 撲 結 構 、協 議 棧 模 型

4、等 ，并 分 別介 紹 了物 理 層 和 M A C 層 主要 原 理 。 然 后 對 M A C 層 信 道 接 入 機 制 進 行 了詳 細 介 紹 ，對 星 型 網絡 拓 撲 結 構 下 時 隙 C SM 刀 C A 機 制 作較 為詳 細 的分 析 ，介 紹 了該 機 制 的馬爾可 夫模 型 ，它 與 802 .n 下 的 M arkov 鏈 分 析 模 型 十 分 相 似 。然 而 在 802 .巧. 4中 ，節(jié) 點后 退 計

5、 數 器 的值 并 不 考 慮 信 道 當前 的狀 況 ， 當計 數 器 值 到 達 零 時 ，還 要進 行 2 次 C C A (d earchal m elassessm ent) 檢 測 ，用 數 學 公 式 推 導 出第 一 次 C C A 和 第二 次 C C A 節(jié) 點接 入 信 道 的概 率 ，由此 得 到 網絡 吞 吐量 的解 析 式 。 本 文 對 N SZ 仿 真軟件 做 了簡 單 介 紹 ，并 結合 IEE E80

6、2 .巧. 4 協 議 ，按物 理 層 、介 質 訪 問層 兩 個 部 分具體 分 析 了 N SZ 仿 真 軟 件 對 IEE E802 .巧. 4 仿 真 模 型 的 實現 方 法 。 本 文 最 后 給 出 了幾 個 仿 真 實驗 的結 果及 理 論 分 析 。針對 M A C 層 所 研 究 的具 體 性 能 的特 點 ，在 仿 真研 究 中分 別 采 用 了特 定 的仿 真 模 型 ，搭 建 了仿 真 場 景 和 設 置 了相

7、 關 仿 真 參 數 。對信 標 使 能 的 星 型 拓 撲 中 的 信 道 接 入 機 制 進 行 了 深 入 研 究 ， 利 用 N s(netw orksi m ulator ) 網絡 仿 真 工 具 ，通 過 仿 真 給 出 了不 同參 數 下 協 議 的性 能 ，并 利 用 M arkov鏈 理 論 分 析 了 C SM 刀 C A 算 法 的 的性 能 ，與 實 際 的仿 真 數 據 進 行 了對 比 ，驗 證 了模 型 的