基于SDL的无线传感器网络MAC层协议设计

论文摘要

集成了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,它是一种新型的无基础设施的无线网络,能够实现实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息,并对其进行处理,传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络是一种新型的应用型网络,具有十分广阔的应用前景,引起了学术界和工业接的高度重视,成为当前热门的研究领域。无线传感器网络因为不依赖于固定的基础设施,所以网络节点具有自组织能力。网络节点需要一个基础的协议为各种路由协议、传输层协议提供服务,而构成整个无线传感器网络基石的就是MAC层协议。本文对无线传感器MAC层协议及其关键技术进行了简单的介绍,综合分析了MAC层协议的基本功能。进而对MAC层协议中的CSMA—CA传输机制进行了分析,通过SDL语言进行了仿真及测试。另外,文中还对协议一致性测试进行了描述。最后研究了基于SDL和MSC的MAC层协议仿真实体的实现。我们采用Telelogic AB Tau的产品SDL and TTCN Suite 4.4作为开发工具。SDL and TTCN Suite 4.4是一个集仿真、开发、测试于一体的软件工具,完全满足MAC协议开发和一致性测试的需求。以此为基础,详细描述了基于SDL语言的MAC层控制和服务机制的设计和实现,并对下一步的研究方向进行了阐述。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 无线传感器网络的体系结构
• 1.2.1 传感器节点的组成
• 1.2.2 网关节点的组成
• 1.3 无线传感器网络的研究现状
• 1.4 本文的工作和组织结构
• 第2章 PHY 和MAC 层协议设计
• 2.1 引言
• 2.1.1 网络拓扑结构
• 2.1.2 全功能设备（FFD）和简化功能设备（RFD）
• 2.1.3 WSN 的体系结构
• 2.2 WSN 物理层
• 2.2.1 物理层的载波频率
• 2.2.2 物理层的帧结构
• 2.3 MAC 层设计
• 2.3.1 CSMA /CA 退避算法
• 2.3.2 PAN 基本操作流程
• 2.3.3 数据传输
• 2.3.4 MAC 层帧结构
• 2.3.5 通信原语
• 2.4 本章小结
• 第3章 SDL 开发环境与工具介绍
• 3.1 通信软件的开发过程
• 3.2 SDL 协议仿真语言的介绍
• 3.2.1 SDL 语言介绍
• 3.2.2 SDL 语言的组成结构
• 3.3 开发工具
• 3.4 本章小结
• 第4章 协议的SDL 实现
• 4.1 系统设计
• 4.1.1 SDL 文件结构
• PHY_MAC 系统结构'>4.1.2 CC1100_PHY_MAC 系统结构
• 4.2 信号定义
• 4.3 PHY 层实现
• 4.3.1 PHY 文件结构
• 4.3.2 PHY 接口描述
• 4.3.3 PHY 实现
• 4.4 MAC 层实现
• 4.4.1 MAC 层文件结构
• 4.4.2 MAC 接口描述
• 4.4.3 MAC 实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 协议MSC 仿真
• 5.1 测试环境
• 5.2 功能测试
• 5.2.1 主动扫描和被动扫描测试
• 5.2.2 数据发送过程
• 5.2.3 连接建立过程
• 5.2.4 连接断开过程
• 5.2.5 数据轮询过程
• 5.3 代码生成
• 5.4 测试结果与分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢