ieee+802.15.4协议csma%2fca机制的研究与实现

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1、3西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留

2、和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在本人签名：导师签名：年解密后适用本授权书。日期日期摘要5摘要无线传感器网络作为一种新兴的技术，其应用与研究在近年来也更加被重视。其中作为以低速低功耗为特点的IEEE802.15.4无

3、线个域网协议，在智能家居，智能建筑，智能交通以及医院监护等前沿领域有着良好的应用前景。在IEEE802.15.4协议中，CSMA/CA(带有碰撞避免的载波监听多路访问)算法是介质访问控制层的核心算法之一，其执行效率影响整个无线个域网的性能。本论文在分析CSMA/CA算法以及无线个域网节点硬件构成的基础上，提出了在FPGA中实现该算法的解决方案。该解决方案可以作为相关芯片前段设计的基础。本文首先对无线传感器网络的技术背景和国内外研究现状进行简单的介绍，提出了本文的研究目标。第二章详细介绍了IEEE802.15.4协议的物理层和介质访问控制层

4、，然后对本文关注的CSMA/CA机制进行介绍。第三章利用马尔可夫过程对分别对时隙CSMA/CA算法和非时隙CSMA/CA算法进行建模，并分析其性能。第四章在分析CSMA/CA机制的基础上，结合常用的芯片CC2420的特性提出了以硬件实现CSMA/CA机制的方案，并在FPGA上实现，并对其功能进行仿真。最后对硬件设计实现的功能与存在的问题进行总结，并对其可以进行改进的方面进行展望。关键词：IEEE802.15.4CSMA/CA机制马尔可夫过程FPGAAbstract7AbstractWirelesssensornetworkasa

5、emergingtechnologyisattachedmoreattentiontoduringtherecentyears.Withlowspeedandlowpowerconsumptionasitsfeature,IEEE802.15.4protocolhasgreatapplicationprospectinsmarthome,smartbuilding,smarttrafficandmedicalcare.CSMA/CA(CarrierSenseMutipleAccesswithCollisionAvoidance)algor

6、ithmisoneofthecorealgorithmsinMAC(MediaAccessControl)layer.TheperformanceofCSMA/CAhasgreateffectonthewholeWPAN(WirelessPeasonalAeraNetwork).Inthiswork,CSMA/CAalgrithmisanalysisedwiththemodelofMarkovChain.BasedontheanalysisonthestructureofwirelesssensornetworknodeandCSMA/C

7、Aalgorithm,asolutionofrealizingCSMA/CAinFPGAisproposed,whichcanbeusedinthefront-endlogicaldesignofrelatedIC.InChapter1ofthiswork,thebackgroundofwirelesssensornetworkandthecurrentsatuationofresearchonitathomeandabroadareintroduced,andthepurposeandtargetofthisworkarepropose

8、d.Chapter2givesadetaildecriptiononPHYandMACinIEEE802.15.4portocol,attheendofthischapterintroduce