802.15.4e中dsme协议的研究与实现

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1、１４击种成＊葦ＩＮＣＥＡｆｉＰＴ巨ＣＫＮＯＬＯＧＶＯＦＣＨＩＮＡＵＮＩＴＹＯＦＥＬ…ＣｓｃＩＥＩＶＥＲＳＥＣＴＲＯ硕壬学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ，兔才Ｎ‘；；；。－：＃皆哪；严！，：誦评讓＾：＼＾／＇：Ｘ学科专化通信与信息系统２０１３２１０１０５２５学号作者姓名许光政指导教师杨宁副教授Ｉ－独创性声明＇木人声明所呈交的学位论文是本人在导师

2、指导Ｆ进行的研究；Ｔ．作。及取得的研究成果据我所知，餘了文中特别加臥标注和致谢的地方夕ｈ，也不包含为，论文中不包含其他人已经发表或撰巧过的研究成果获得电子科技大学或巧它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与－我－同工作的同志对本研究所做的任何贵献均ｄ在论文中作丫明确的说明并衷示谢意。；也欣：心？／《年从円作者签名口期论支使化撥化本学位论文作者完全了解电子科技火学有关保留、使用学位论文，的规定，有权保留并向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被蒼阅

3、和借阅。本人授权电子科技人学可将学位论文的全、部或部分内容编入有关数据库进行枪索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（）保密的学位论解密后应遵守此规定文在振敗签：名作者絡名：导师口：＾左ｒｒ期＾年ｔ巧Ｕ分类号密级注1UDC学位论文802.15.4e中DSME协议的研究与实现许光政指导教师杨宁副教授电子科技大学成都申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期22016.05.18论文答辩日期2016.05.20学位授予单位和日期电子科技大学2016年6

4、月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHANDIMPLEMENTATIONONDSMEPROTOCOLIN802.15.4EAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:XuGuangzhengAdvisor:AssociateProfessorYangNingScho

5、ol:SchoolofCommunication&InformationEngineering摘要摘要应用需求推动无线传感器网络研究愈发深入，作为标准的IEEE802.15.4协议研究趋于成熟。近年来，多样性网络的提出使得具有统一属性和功能的标准不能适应特定需要的网络和场景。因此，国际电工电子工程学会(IEEE)发布IEEE802.15.4eTM-2012协议修订，并提出了五种不同模式来适用不同的工业场景，本文研究的DSME协议是其中的一种。本文是校企合作项目后续问题的继续研究。DSME协议适用于固定

6、延时的工业场景，灵活可扩展，具有多种新的机制。论文首先对DSME协议和实现涉及的平台Contiki作了具体介绍。然后，根据DSME协议的规定和平台机制，将协议实现分为关键模块和辅助模块两部分来阐述。关键模块主要完成网络创建与启动，网络扫描，节点关联，多超帧结构通信，时隙查询与协商，报文帧封装与解析等功能。辅助模块主要用于保障DSME协议可靠运行，具体实现的功能包括缓存区维护与管理机制，协议报文收发确认等。论文使用Cooja仿真工具，对Contiki系统上开发的DSME协议进行功能性测试，验证DSME实

7、现的正确性。同时在200个节点网络场景下，进行性能仿真，与信标使能下的802.15.4协议进行对比分析。仿真的结果表明DSME协议能有效提高应用层报文成功递交率，同时DSME协议的网络平均时延较为固定，DSME的时延对网络的负载变化不敏感。标准中，DSME协议所构成的网络在运行期间，默认多超帧通信中超帧CAP与CFP时间占比维持不变，这使得通信所需的时间资源无法根据CAP与CFP阶段通信状况的变化进行合理地分配。为了适应实际的网络场景，应对多变的业务报文流，论文设计了一种基于CAP和CFP阶段通信状态

8、和缓存压力动态调整时间资源的算法。该算法的主要思想是当CAP阶段通信压力高于CFP阶段时，通过一定的机制缩减CFP阶段时隙数目从而扩展CAP阶段时间资源，减轻CAP阶段通信压力；反之，当CFP阶段通信压力大时，适当缩减CAP长度，扩充CFP时隙数目，降低CFP阶段通信压力。关键词：DSME，Contiki，IEEE802.15.4e，协议实现，动态时间资源分配IABSTRACTABSTRACTApplicationdemandsimpeltheresea