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移动自组网通信平台的设计与实现

作　者: 刘少伟
导　师: 左德承
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 森林火灾监测预警 移动自组网 轮询机制 OPNET仿真
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
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内容摘要


移动自组网(MANET,即Mobile Ad Hoc Network)是一种无中心、多跳、自组织的对等式无线通信网络,与传统的无线局域网不同,它的组建不依赖于预先存在的网络基础设施,而是由既是终端又是路由器的移动节点组成。自组网具有移动性、快速搭建性、自治性和对等性等特点,因而具有非常广泛的应用前景,尤其适用于需要临时快速组建网络的特殊应用场合,如抢险救灾、战场监测、智能网络系统等。森林火灾监测预警就是其中一种应用。随着科技的不断发展,使用无人飞机进行森林火灾的监测预警成为可能。若干数量的无人机以相对稳定的网络拓扑结构构成移动节点群,对地面森林火情火险进行实时监测,并向后方控制台传输监测数据;后方控制台作为固定节点,周期性向无人机群发送命令参数控制其飞行状态。上述节点及节点间通信共同构成“无人机群-控制台”网络系统。在高速移动状态下,为了防止环境因素导致通信失效的情况,需要建立一个移动自组网通信平台,有效地支撑节点间无线通信,提高网络通信性能和质量。本文基于自组网已有的标准和技术,针对森林火灾监测预警应用,建立起一套有较强适应性的移动自组网通信平台。文中首先通过理论研究提出通信平台协议栈模型;然后使用OPNET工具进行仿真建模,测试通信平台的吞吐量、有效数据率、端到端时延、丢包率等性能指标;最后实际搭建试验系统用于验证该通信平台的可用性和可靠性。实验结果证明,本文提出的移动自组网通信平台方案符合技术指标要求,具有实际应用性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 研究目的和意义  8-9
  1.2 Ad Hoc网络概述  9-14
    1.2.1 Ad Hoc网络基本概念  9-10
    1.2.2 Ad Hoc网络特点  10
    1.2.3 Ad Hoc网络结构及协议栈模型  10-13
    1.2.4 Ad Hoc网络研究现状  13-14
  1.3 主要研究内容  14-16
    1.3.1 移动自组网通信平台协议栈模型  14
    1.3.2 移动自组网通信平台仿真模型  14-15
    1.3.3 移动自组网试验系统  15-16
  1.4 论文结构  16-17
第2章 移动自组网通信平台协议栈模型  17-36
  2.1 网络环境及体系结构  17-20
    2.1.1 网络环境  17-19
    2.1.2 通信平台协议栈模型  19-20
  2.2 应用层协议  20-21
    2.2.1 控制台应用层协议  21
    2.2.2 移动节点应用层协议  21
  2.3 MAC层协议  21-31
    2.3.1 协议原理  22-27
    2.3.2 差错控制及超时重传  27-29
    2.3.3 数据格式设计  29-31
  2.4 底层驱动和物理层协议  31-34
    2.4.1 信息处理单元端串口通信  31-33
    2.4.2 ZigBee模块端串口通信  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章 移动自组网通信平台仿真模型  36-51
  3.1 OPNET仿真平台  36-37
    3.1.1 OPNET仿真平台简介  36
    3.1.2 OPNET建模过程及特点  36-37
  3.2 仿真建模  37-45
    3.2.1 网络模型  37-38
    3.2.2 节点模型  38-39
    3.2.3 进程模型  39-45
  3.3 仿真结果与分析  45-50
    3.3.1 仿真指标  45-46
    3.3.2 结果分析与总结  46-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章 移动自组网试验系统  51-64
  4.1 开发及测试环境  51-52
  4.2 试验系统搭建  52-56
    4.2.1 ZigBee无线通信模块  52-53
    4.2.2 监测机  53-54
    4.2.3 控制台  54-55
    4.2.4 移动节点  55-56
  4.3 测试结果分析  56-63
    4.3.1 网络节点测试  56-62
    4.3.2 网络监测机测试  62-63
  4.4 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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