基于ieee+802.15.4的实时通信系统调度研究

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1、单位代码：10293密级：硕士学位论文论文题目：基于IEEE802.15.4的实时通信系统调度研究学姓号名1010041115卜翔导师章韵教授学研科究专方业向计算机应用技术计算机在通信中的应用申请学位类别论文提交日期工学硕士二〇一三年三月SchedulingResearchofReal-timeCommunicationSystemBasedonIEEE802.15.4ThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicat

2、ionsfortheDegreeofMasterofEngineeringByBuXiangSupervisor:Prof.ZhangYunMarch2013南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位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的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电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作了明确的说明并表示了谢意。本人学

3、位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：__

4、__________导师签名：____________日期：_____________摘要随着物联网应用的推广，出现了更多的低功耗高速率实时通信技术需求。IEEE802.15.4是当前低功耗通信的标准，但不适用于高速实时传输。它不能解决多于七个设备需要实时服务、时延约束小于超帧期长度的问题。因此如何提高高速率实时应用中无线传感器网络的实时性能是亟需解决的问题。本文详细研究了IEEE802.15.4标准MAC层协议，深入分析了IEEE802.15.4标准MAC层的GTS（GuaranteedTimeSlot）

5、机制在高速实时数据传输应用中的不足，并介绍了国内外研究中对IEEE802.15.4标准的实时性的主要改进策略。在EGSA（ExplicitGTSSharingandAllocationScheme）策略的基础上，对IEEE802.15.4标准MAC层协议做了以下修改：将CFP（ContentionFreePeriod）时间最大化、将CFP划分成更小的时隙、改进时隙分配机制和时隙调度算法，以提高星型拓扑结构的无线传感器网络的实时性能。并给出了实时通信调度算法的在硬件平台上的实现。在IEEE802.15.4标准

6、的基础上扩展了MAC层的服务规范和MAC层的帧结构，使之与IEEE802.15.4标准完全兼容。对改进之后的协议进行仿真并做性能分析，仿真结果表明改进后的协议使高速率实时通信的时延约束得到了有效的保证，丢包率减小，带宽利用率也得到了显著的提高。关键词:IEEE802.15.4，保护时隙，实时性，调度，最早截止时间优先调度算法IAbstractWiththepromotionoftheInternetofThings,low-powerhigh-speedreal-timecommunicationtechn

7、ologyismorenecessary.IEEE802.15.4isastandardforlow-powercommunications,butnotforhigh-speedreal-timetransmission.Itcannotsolvetheproblemwheremorethansevendevicesrequiretime-sensitiveservices,andthedelayconstraintsaresmallerthanthesuperframeduration.Therefor

8、e,howtoimprovethereal-timeperformanceofhigh-speedreal-timeapplicationsinwirelesssensornetworkisanurgentproblem.Inthisthesis,theIEEE802.15.4standardMAClayerprotocolisstudiedindetail.TheshortageoftheIEEE802.15.