面向无线传感器网络的低能耗关键技术研究

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1、西北工业人学硕士学位论文摘要无线传感器网络通常包含大量的自组织为多跳无线网络的分布式节点。由于其具有组网快捷，灵活，且不受有线网络约束的优点，可广泛用于紧急搜索、灾难救助、军事应用等特殊环境中，因而具有广泛的应用前景。传感器节点严重的能量受限和有限的计算能力给设计提出了挑战。本文所研究的内容就是:“让节点尽可能的经常和尽可能长时间的进入睡眠状态”的能量节省机制。本文首先研究了一个结合无线传感器网络的特性而提出的MAC协议S-MAC协议。它使用三个新技术来减少能量消耗和支持自配置。为减少监听空闲信道的能量消耗，节点周期性的睡眠;邻居节点形成

2、虚拟簇来在睡眠调动上自同步。S-MAC还继承了PAMAS的避免冲突机制，但是使用带内信号。最后S-MAC协议对在数据移动过程中需要存储和转送处理的传感器网络数据，使用messagepassing来减少竞争反应时间。但是作为一个含有固定占空比的MAC协议，数据流随时间和位置变化的场景的性能表现不好。于是本文引入适应性占空比，即占空比自动适应网络流量，使用暂停机制来动态的决定活跃周期的末尾，命名为适应性TimeoutMAC。本文提供了对这两种MAC机制，结合CSMA/CA(不含占空比)的仿真，仿真结果表明对消息速率随时间和地点波动的场景适应性

3、TimeoutMAC协议要优于S-MAC。在随机布置的传感器网络中，节点的数量通常会多于确定性布置的情况，来弥补因非确定性节点布置带来的精确性的不足。本文的第二个工作就是提出一个启发性的方法来选择互斥的可以完全覆盖目标或监测区域的一组节点。通过最大化这些不相交优势集的基数，可以显著的延长传感器网络生存时间，并给出初步仿真。关键词:无线传感器网络S-MAC适应性占空比不相交优势集西北工业大学硕士学位论文AbstractWirelesssensornetworknormallyconsistsofalargenumberofdistribut

4、ednodesthatorganizethemselvesintoamulti-hopwirelessnetwork.Eachnodehasoneormoresensors,embeddedprocessorsandlow-powerradios,andisnormallybateryoperated.Typically,thesenodescoordinatetoperformacommontask.Thisnetworkhasaseriesofthestrengths，forexample:itcanalsobeusedforemer

5、gencysearch,disasterrescue,militaryapplications，andsoforth.Consequently,MSNstakesonwidespread即plicationforegroundThesevereenergyconstraintsandlimitedcomputingresourcesofthesensors,presentmajorchallengesforsuchavisiontobecomeareality.Wecanconcludethedissertationthat"Having

6、nodesentersleepstateasoftenandforaslongaspossible"InthedissertationwefirststudytheS-MACthatcombinethewirelesssensornetworkscharacteristic.S-MACusesthreenoveltechniquestoreduceenergyconsumptionandsupportself-configuration.Toreduceenergyconsumptioninlisteningtoanidlechannel

7、,nodesperiodicallysleep.Neighboringnodesformvirtualclusterstoauto-synchronizeonsleepschedules.InspiredbyPAMAS,S-MACalsosetstheradiotosleepduringtransmissionsofothernodes.UnlikePAMAS,itonlyusesin-channelsignaling.Finally,S-MACappliesmessagepassingtoreducecontentionlatencyf

8、orsensor-networkapplicationsthatrequirestore-and-forwardprocessingasdatamovesthroughthenetwork.B