基于OPNET的MAC协议仿真分析.pdf

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1、＇－．巧女学化论义基于ＯＰＮＥＴ的ＭＡＣ协议仿真分析孙蹇廣席乂參Ｉ二〇—五年六月分类号ＴＰ９１５．０４密级公开ＵＤＣ硕±学位论文基于ＯＰＮＥＴ的ＭＡＣ协议仿真分析孙蠢学科专业计算机通信与信息系统指导教师黄旭方教授论文答辩日期２０１５年５月３０日学位授予日期２０１５年６月３０日答辩委员会主席梁永忠教授级高级工程师广西大学学位论义原巧性和使用授枚声明本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人或集体

2、已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大一学或其它单位的学位而使用过的材料。与我同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均己在论文中作了明确说明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归目属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权：学校有，Ｐ权保存并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阔和借阅，可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可Ｗ采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于；□保密，在年解密后适用授权。Ｄ＃

3、保密。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）日论文作者签名；Ｍ妹：抓旅日期指导教师签名：日期；２＾／。日養碑《角￣作者联系电话：电子邮箱：基于ＯＰＮＥＴ的ＭＡＧ协议仿真分斩巧要随着工业控制技术的快速发展，智能工业控制部署的网络对于实时性要求越来越高，网络时延成为目前研究关注的焦点。虽然有线网络传输技术相对比较成熟，无线传感器网络能耗技术也在不断得到提高，但有限的网络资源还未得到充分地利用一，如何通过进步减少网络时延、辑动，增加网络吞化量，Ｗ间接提高有线和无线网络有限带宽利用率，及无线传感器网络能耗效率仍是传输控制领域研究

4、热点。论文首先论述Ｗ太网和无线传感器网络中ＭＡＣ协议的特点、体系结构和能量管理方法；接着基于网络时延模型分析影响太网和无线传感器网络时延的关键因素，对现有的ＭＡＣ协议改进算法进行比较。基于上的理论基础，可知选择合宜的发送概率Ｐ是提高ＣＳＭＡ／ＣＤ协议性能的关键。针对此问题一，论文提出种依据网络环境和性能要求动态调整发送概率Ｐ的思想，将该思想应用于ｙｘ太网和无线传感器网络中，设汁两种自适应改变发送概率Ｐ和最大避退上限的ＭＡＣ协议算法。基于ＯＰＮＥＴ仿真软件，对Ｗ上两种协议的时延、端到端时延、排队时延、吞化量和总线利用率进行仿真研究

5、。仿真结果表明，与目前新提出的协议相比，这两种协议算法能有效降低时延、消除抖动。论文的主要工作和创新点如下：１、论文首先论证运用马尔科夫理论的可行性，然后基于离散时间马尔科夫链理论模型，建立网络状态和发送概率Ｐ之间的关系，得出影响发送概率和吞化量的影响因子，通Ｐ，将影响因子映射为四个网络状态监测量Ｉ过联合判断状态监测量来调整ｐ值和最大避退上限，为后面协议的研究仿真奠定理论基础。２一一、将第点建立的理论基础应用于有线Ｗ太网ＭＡＣ协议中，提出种新的自适应ＣＳＭＡ／ＣＤ协议算法。该算法根据Ｗ太网信道和数据分布概率的特点来设置四个网

6、络状态监测量的闽值，通过联合判断状态监测量来调整Ｐ值和最大避退上限。然后基于ＯＰＮＥＴ仿真平台，对协议的时延、端到端时延、排队时延、吞吐量和总线利用率进行仿真。最后将仿真结果分别与经典的ＣＳＭＡ／ＣＤ协议、最新的自适应ＣＳＭＡ／ＣＤ协ｍ的仿真结果进行比？？较。仿真结果表明，在相同网络结构不同的节点数场景中，论文提出新的自适应ＣＳＭＡ／ＣＤ协议具有更小的时延、更高的信道利用率。３一一、减小时延是提高无线传感器网络能耗的有效途径么。论文提出种Ｂｅｅ网络中的ＭＡＣ层协议ＲＣＡ－ＣＳＭＡ／ＣＡ适用于Ｚｉｇ。在对比了有线环境和无线环境Ｍ

7、ＡＣ协议的区别后，根据无线传感器网络信道和数据分布概率的特点设置四个网络状态监测量的阔值，通过联合判断状态监测量来调整Ｐ值和最大避退上限。然后基于ＯＰＮＥＴ仿真平台，分别对簇形、星型和Ｍｅ化型Ｈ种网络拓扑下，协议的时延、端到端时延、排队时延、吞吐量和总线利用率进行仿真。最后将仿真结果分别与经典的ＣＳＭＡ／ＣＡ协议、最新的自适应ＣＳＭＡ／ＣＡ协议的仿真结果进行比较。仿真结果表明，在相同网络结构不同的节点数场景中－，ＲＣＡＣＳＭＡ／ＣＡ协议能有效减小时延、增加吞化量，具有良好的可扩展性和适应性。关键词：ＭＡＣ协议无线传感器网络时延吞吐量

8、ＩＩ