GAINZ無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究與網(wǎng)絡(luò)平臺的實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文通過深入研究IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于GAINZ節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺，本文的具體研究和實(shí)現(xiàn)工作包括以下幾個(gè)方面： >深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議，分析并總結(jié)了影響MAC協(xié)議能量消耗的主要因素。研究了目前主流的傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議的核心實(shí)現(xiàn)機(jī)制，分析了它們各自的特點(diǎn)、優(yōu)勢和存在的問題。 >針對802.15.4規(guī)范MAC協(xié)議的不足，以低

2、功耗設(shè)計(jì)為主要目標(biāo)，提出了三種不同的改進(jìn)機(jī)制：基于優(yōu)先權(quán)的信道訪問機(jī)制，引入分配型MAC協(xié)議的優(yōu)勢，以降低信道競爭激烈時(shí)數(shù)據(jù)碰撞沖突的概率；改進(jìn)的退避機(jī)制通過計(jì)算信道忙狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，來推遲空閑信道評估操作，以降低網(wǎng)絡(luò)的能耗；改進(jìn)的CSMA/CA算法引入概率機(jī)制，將當(dāng)前信道競爭狀況作為選擇退避窗口大小的因素，以減小數(shù)據(jù)碰撞率。最后對改進(jìn)的CSMA/CA算法進(jìn)行仿真測試與性能分析。 >深入剖析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS及

3、其關(guān)鍵技術(shù)，針對GAINZ節(jié)點(diǎn)硬件平臺，研究了TinyOS底層驅(qū)動，完成了TinyOS在GAINZ上的移植工作。針對GAINZ軟件開發(fā)包中的協(xié)議棧功能與操作系統(tǒng)性能的不足，給出了IEEE802.15.4/ZigBee規(guī)范與TinyOS系統(tǒng)的聯(lián)合設(shè)計(jì)，以滿足傳感器節(jié)點(diǎn)并發(fā)性操作密集的需求，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 >結(jié)合GAINZ無線傳感器節(jié)點(diǎn)硬件平臺、基于TinyOS的通信協(xié)議棧及改進(jìn)后的SNAMP后臺管理系統(tǒng)組建了新的無線傳感器