基于物联网感知层仿真平台的能耗模型研究

论文总字数：21587字

摘 要

无线传感器网络的研究和使用范围比较广，而作为无线传感器网络中较为常用的IEEE802.15.4协议标准则自然而然成为了相关的研究重点。该协议具有三低（低能耗、低成本以及低传输率）的特点,使得未来该协议的使用前景也相当广阔。

本文首先介绍了无线传感器网络的基本内容，然后介绍了IEEE802.15.4协议的标准，其中首先介绍了该协议的基本内容，然后着重介绍了该协议中物理层的相关标准，协议的收发机制和数据传输模型，并介绍了国内外对于能耗模型的研究现状以及无线传感器网络所面临的挑战。

最后，本文使用了OMNET 和物联网感知层仿真平台对该协议的物理层和MAC层进行建模，设计了相关模块的使用和相关参数的设定，其中重点研究了该模型的能耗模块，并展示了能耗模型的仿真结果和分析。

关键词：IEEE802.15.4,物理层,能耗,OMNET ,物联网感知层仿真平台

Research on energy Consumption model of physical layer

Based on IEEE802.15.4

Abstract

The field of research and use of wireless sensor networks is broad. As more commonly used in wireless sensor networks, IEEE 802.15.4 protocol has became the focus of related research. The protocol has three features (low energy consumption, low cost and low transmission rate), making Future prospects for the use of the protocol is quite broad.

This paper introduces the basic content of the wireless sensor networks, and then introduced the standards of IEEE802.15.4 protocol, which first introduced the basic content of the protocol, and then focuses on the standards of physical layer, transceiver mechanism and data transmission mode. And this paper describes the research status of energy consumption model and challenges of wireless sensor networks.

Finally, I use OMNET and simulation platform for Internet of things perception layer to model the physical and MAC layers of the protocol. This paper design the use of relevant module and enactment of other parameters, which focuses the energy consumption module of the model, and show the results of simulation and analysis of energy consumption model.

KEY WORDS: IEEE802.15.4, physical layer, energy consumption, OMNET , IoTSIM

目 录

摘要 …………………………………………………………………………………………2

Abstract ……………………………………………………………………………………2

1. 绪论 ………………………………………………………………………………5

1.1 研究背景 ……………………………………………………………………5

1.1.1 无线传感器网络 …………………………………………………………5

1.1.2 无线个域网 ………………………………………………………………5

1.1.3 物联网 ……………………………………………………………………6

1.2 本文的研究目的和主要研究内容 …………………………………………6

1.3 无线传感器网络目前的挑战 ………………………………………………6

1.4 论文结构安排 ………………………………………………………………7

1. IEEE802.15.4协议标准 …………………………………………………………8

2.1 IEEE 802.15.4协议简述 …………………………………………………………8

2.2 IEEE 802.15.4协议物理层标准 ……………………………………………………8

2.3 IEEE 802.15.4协议特点 …………………………………………………………8

2.4 IEEE 802.15.4物理层功能 …………………………………………………………8

2.5 IEEE 802.15.4标准的分层参考模型 ………………………………………………9

2.6 数据传输模型 ……………………………………………………………………9

2.7 CSMA-CA算法简介 ………………………………………………………………11

2.8 能耗模型研究现状 ………………………………………………………………11

1. 模型的设计与建立 ………………………………………………………………12

3.1 物理层机制 …………………………………………………………………………12

3.2 数据库的选择 ………………………………………………………………12

3.3 OMNET 简介 ………………………………………………………………13

3.4 仿真平台说明 ………………………………………………………………13

3.5 相关条件设定 ………………………………………………………………15

3.6 模型的设计 …………………………………………………………………………16

3.6.1 模块设计 ……………………………………………………………………16

3.6.2 能耗模块详解 ………………………………………………………………17

3.6.3 公式的计算 ………………………………………………………………18

3.6.4 相关配置文件 ………………………………………………………………19

3.6.5 参数初始化 ………………………………………………………………20

3.7 模型仿真结果及分析 ………………………………………………………………20

1. 全文总结与展望 ……………………………………………………………………24

4.1 全文总结 …………………………………………………………………………24

4.2 展望 ………………………………………………………………………………24

结束语 ……………………………………………………………………………………25

致谢 ……………………………………………………………………………………………26

参考文献（References） ………………………………………………………………………27

1. 绪论
   1. 研究背景
      1. 无线传感器网络

无线传感器网络^[3]是现今社会中新兴的一项特殊的无线通信网络技术，它由于能耗较低、可拓展性强、地域适应性高等优势被广泛应用与比如家居生活、医疗检测、环境保护、军事系统等多个方面。它是一种通过大量的静止的或移动的传感器节点之间以自组织和多跳的无线电通信交互所组成的自组织网络。其中的传感器发挥了包括探测、运算和信息传输等功能，它们分布于需要使用无线传感器网络进行监测的区域中并形成一片网络，可以检测数据、采集信息、处理并发送该监测环境的相关信息给用户。作为新时代的信息感知和采样技术，无线传感器网络技术将在未来得到更加广泛的应用和创新。

WSN体系结构^[8]由分层的网络通信协议、网络管理平台以及应用支撑平台三部分组成。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：21587字