ZigBee技术MAC层协议的研究、改进与仿真

论文摘要

ZigBee是一种新兴的无线传感器网络技术,专注于短距离,低速率的无线通信网络,使用全球免许可2.4GHz频段,其物理层和MAC层遵循IEEE 802.15.4通信协议。无线传感器网络是一种结合了传感器技术、嵌入式、现在通信网络、无线通信、分布式信息处理技术的综合网络技术,为人们提供了一种全新的、实用的获取和处理信息的途径。传感器节点一旦部署在一定的区域内,就会处于一种独立的工作状态,因此传感器节点使用寿命和对网络的适应性直接影响了整个网络的性能,而且由于传感器节点通常是大量地分布在一定的区域内,所以传感器节点需要有能耗低、结构简单、适应性强的特点。介质访问控制（MAC）协议处于网络协议的底层部分,是决定网络性能的重要因素之一。对于无线传感器网络来说,设计出结构简单、能耗低、自适应强的MAC层协议是人们研究的重点之一,也是当前人们研究的热点。本文研究分析了当前人们研究的比较多的三种MAC层协议：IEEE802.15.4MAC（即Zigbee MAC）、IEEE802.11MAC、S-MAC协议。使用NS-2仿真平台对这三种协议进行了仿真,在能耗、时延和丢包率三种性能方面进行了对比分析。最后针对IEEE802.15.4MAC协议能耗较高的缺点进行了改进,在IEEE802.15.4MAC协议中添加了周期性侦听睡眠机制,大大减少了IEEE802.15.4MAC协议的能耗,使之更加适用于当前的无线传感器网络。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络的产生及应用领域
• 1.1.1 无线传感器网络的产生
• 1.1.2 无线传感器网络的应用
• 1.2 Zigbee无线传感器网络的国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题的主要工作
• 第二章 无线传感器网络概述
• 2.1 传感器网络的网络结构
• 2.2 传感器节点的结构
• 2.3 传感器网络协议
• 2.4 无限传感器网络与Ad Hoc的区别
• 第三章 无线传感器网络MAC层协议
• 3.1 从MAC层分析能量浪费原因
• 3.2 无线传感器网络MAC层协议分类
• 3.3 几种典型的MAC协议
• 3.3.1 IEEE802.11MAC协议
• 3.3.2 S-MAC协议
• 3.3.3 T-MAC协议
• 3.3.4 D-MAC协议
• 3.3.5 B-MAC协议（Berkeley-MAC）
• 3.3.6 Sift MAC协议
• 3.3.7 TRAMA协议
• 3.3.8 Z-MAC协议
• 3.4 本章小结
• 第四章 ZigBee技术及其MAC层协议
• 4.1 ZigBee概述
• 4.2 IEEE802.15.4MAC协议标准
• 4.3 IEEE802.15.4与ZigBee的区别
• 4.4 本章小结
• 第五章 几种常用MAC协议仿真分析
• 5.1 NS-2仿真简介
• 5.1.1 NS仿真软件介绍
• 5.1.2 NS-2的主要功能模块
• 5.1.3 NS-2仿真的基本过程
• 5.2 仿真场景的建立
• 5.2.1 网络模型假设及仿真参数
• 5.2.2 网络拓扑结构
• 5.3 仿真结果
• 5.3.1 能耗
• 5.3.2 时延
• 5.3.3 丢包率
• 5.3.4 结论
• 5.4 本章小结
• 第六章 ZigBee MAC协议改进与仿真
• 6.1 ZigBee技术MAC层协议改进
• 6.2 仿真结果
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 附录A S-MAC仿真脚本
• 附录B ZigBee MAC仿真脚本
• 在学研究成果
• 致谢