面向車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵協(xié)議研究.pdf

1、工業(yè)4.0和中國(guó)制造2025是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的重要戰(zhàn)略。我國(guó)制造業(yè)在“十二五”期間由生產(chǎn)規(guī)模能力向生產(chǎn)創(chuàng)新能力轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變將在“十三五”期間繼續(xù)擴(kuò)大?！爸腔圮?chē)間”作為創(chuàng)新能力轉(zhuǎn)換的成果成為工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。建立產(chǎn)品生產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)對(duì)質(zhì)量和成本控制至關(guān)重要。
　　無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSN)應(yīng)用于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中可以數(shù)據(jù)為中心，信息感知為驅(qū)動(dòng)，配合執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物和過(guò)程的智能化監(jiān)控和管理。本文基

2、于WSN，針對(duì)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境開(kāi)展其中路由層和MAC層關(guān)鍵兩層的研究與設(shè)計(jì)，本文的主要工作內(nèi)容如下：
　?。?）針對(duì)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)分析
　　分析了WSN的體系結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議棧，指出面向車(chē)間WSN的整體設(shè)計(jì)方案和關(guān)鍵技術(shù)，選出路由層和MAC兩層作為本文研究對(duì)象。
　　在分析了路由層關(guān)鍵技術(shù)之后，選取了三種典型路由協(xié)議DSR、DSDV、AODV進(jìn)行性能分析。仿真從傳輸時(shí)延、吞吐量、丟包率、路由代價(jià)角度分析了三種路由協(xié)議

3、的優(yōu)劣，最終選取性能相對(duì)優(yōu)良的AODV協(xié)議作為改進(jìn)對(duì)象。
　　對(duì)網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議做了簡(jiǎn)單分析，并選取IEEE802.11MAC和SMAC為研究對(duì)象進(jìn)行了性能對(duì)比。從能耗的角度最終選取SMAC協(xié)議作為改進(jìn)對(duì)象。
　?。?）面向車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)
　　闡述AODV協(xié)議的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程，指出AODV應(yīng)用于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)WSN存在的缺陷。在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)方案：①將AODV改進(jìn)為多路徑方式。②在選路過(guò)程中避免選取

4、能量值小的路徑。
　　對(duì)協(xié)議分組格式和路由發(fā)現(xiàn)、回復(fù)以及維護(hù)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)使其滿(mǎn)足以上兩種改進(jìn)方案。給出改進(jìn)協(xié)議在NS2平臺(tái)下C++代碼的具體實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行性能驗(yàn)證。
　　（3）面向車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)MAC層設(shè)計(jì)
　　介紹了SMAC協(xié)議原理和通信流程。從節(jié)能的角度指出SMAC改進(jìn)方案：動(dòng)態(tài)占空比調(diào)整機(jī)制。對(duì)SMAC協(xié)議的幀信息以及運(yùn)行機(jī)制改進(jìn)后，給出了改進(jìn)協(xié)議在NS2平臺(tái)下的具體C++代碼實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行性能驗(yàn)證。