基于ns2的ieee802.15.4仿真研究與性能分析

1、 分類(lèi)號(hào) 密 級(jí) U D C 編 號(hào) 桂林電子科技大學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 題目: 基于 NS2 的 IEEE802.15.4 仿真研究與性能分析 （英文 英文） Si

2、mulation Research and Performance Analysis of IEEE 802.15.4 Based on NS2 研 究 生 姓 名: 金 東 方 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師姓名、職務(wù) 職務(wù): 李 紹 文（高工） 申 請(qǐng) 學(xué) 位 門(mén) 類(lèi): 工 學(xué)

3、 學(xué) 科、專(zhuān) 業(yè): 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 提 交 論 文 日 期: 2010 年 9 月 論 文 答 辯 日 期: 2010 年 12 月 2010 年 12 月 20 日 摘 要 – I – 摘 要 無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)（WPAN）定位于短距離無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用，其可以使用

4、的通信協(xié)議有多種，分別應(yīng)用在不同的場(chǎng)合。IEEE802.15.4 協(xié)議是無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)中使用的一種標(biāo)準(zhǔn)，自推出以來(lái)，它就被廣泛認(rèn)為是非常適合于低速率、低成本、低功耗、低復(fù)雜度和短距離應(yīng)用的最重要的通信協(xié)議之一，并被作為低速率無(wú)線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案的一個(gè)重要基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于交互玩具、工農(nóng)業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。 本文首先構(gòu)建了一個(gè)支持活躍時(shí)段休眠的 IEEE802.15.4 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型，并對(duì)其進(jìn)行了需求分析的研究。 在此基礎(chǔ)之上， 針對(duì)該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型提出

5、了兩點(diǎn)提高節(jié)點(diǎn)能量效率的措施： 其一是允許節(jié)點(diǎn)在超幀活躍周期休眠， 其二是減小信道競(jìng)爭(zhēng)窗口的長(zhǎng)度。 本文還提出了一種利用 CSMA/CA 空閑信道監(jiān)聽(tīng)前退避時(shí)隙的延時(shí)來(lái)喚醒節(jié)點(diǎn)的方法， 從而為實(shí)現(xiàn)射頻芯片狀態(tài)間的合理有效轉(zhuǎn)換提供支持。 本文還引入了單位能量傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)（即能量效率）這個(gè)性能評(píng)估指標(biāo)，以便于研究不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下發(fā)送速率對(duì)本文網(wǎng)絡(luò)模型的能量利用率所產(chǎn)生的影響。 鑒于直接利用當(dāng)前的 NS2 工具不能對(duì)本文的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型進(jìn)行仿真分

6、析，在對(duì)NS2 及 IEEE802.15.4 模擬器進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合提出的節(jié)能措施需要模擬器實(shí)現(xiàn)的功能，本文對(duì) IEEE802.15.4 模擬器進(jìn)行了有針對(duì)性的修改。修改主要實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)在休眠-空閑、空閑-接收狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，以支持超幀活躍周期內(nèi)進(jìn)入休眠狀態(tài)后可以喚醒節(jié)點(diǎn)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)； 修改還實(shí)現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)窗口長(zhǎng)度的變化， 以便能夠分析減小信道競(jìng)爭(zhēng)窗口長(zhǎng)度后網(wǎng)絡(luò)的性能。 在用修改后的模擬器進(jìn)行仿真時(shí)， 網(wǎng)絡(luò)屬性的設(shè)置與以往有所不同，本文

7、給出了詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)配置方法。 為了驗(yàn)證所提出的節(jié)能技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型性能的影響，文中利用基于 NS2 的仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)之進(jìn)行了深入和細(xì)致的分析，并分析了 ACK 機(jī)制對(duì)該模型的性能影響，進(jìn)而驗(yàn)證了不使用 MAC 層的 ACK 幀及減小競(jìng)爭(zhēng)窗口長(zhǎng)度這一個(gè)思想的合理性和有效性。 大量的仿真分析表明， 本文提出的上述兩種提高能量效率的措施能夠很好地滿(mǎn)足文中網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用需求， 在不對(duì)延時(shí)和吞吐量等重要指標(biāo)帶來(lái)負(fù)面影響的同時(shí)能夠提高能量的利用率。 關(guān)