基于ns2无线传感器网络mac协议的分析及改进

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1、基于NS2无线传感器网络MAC协议的分析及改进摘要无线传感器网络(WSN)被称为全球未来的三大高科技产业之一，被广泛应用于军事、医疗、环保等方面。介质访问控制(MAC)协议决定了无线通信信道的使用方式，由于无线传感器网络有自己的特性，传统的无线网络MAC协议不能直接应用于无线传感器网络，所以设计良好的MAC协议以减少网络的能量消耗和数据延迟成无线传感器网络亟待解决的问题。研究WSN的MAC协议要考虑到其能量效率问题，本文针对现有的MAC协议进行比较分析，提出了一种低时延低能耗的DMAC协议改进方法。通过对DMAC数据采集树算法的分析，

2、对其数据传输方式进行研究，针对其负载不均衡，提出一种消息节点睡眠机制和退避策略，然后通过在NS2平台上的仿真，可发现对能量消耗和网络延迟有部分改善。关键词无线传感器网络，介质访问控制协议，能量效率，NS2ABSTRACTWirelesssensornetworks(WSN)isoneofthethreehigh-techindustriesoftheworldinthefuture.Itiswidelyusedinmanyfieldssuchasmilitaryaffairs,medicalcare,environmentalprot

3、ection.Mediumaccesscontrol(MAC)protocoldirectlycontrolsthewayofnodesusingthewirelesschannel,Becauseofthewirelesssensornetwork'sdistinctcharacteristics,theMACprotocolusedintraditionalwirelessnetworkscan'tbeusedinwirelesssensornetworksdirectly,sodesignMACprotocolstoreduce

4、energyconsumptionandlatencybecomesan29urgentprobleminwirelesssensornetworks.Tostudywirelesssensornetworksmustthinkaboutitsenergyefficient.BasedonthecomparesandanalysisintheexistingMAC,animprovedlow-latencyandenergyefficientDMACprotocolwasproposed.Withtheanalysisofdataga

5、theringtreeofDMACandtheresearchofitsdatatransmission,anodesleepschedulingmechanismandretreatsstrategyisproposedaccordingtoitsimbalanceload.WiththesimulationinthesimulationenvironmentofNS2,animprovedlow-latencyandenergyefficientcouldbefound.KeyWords:WSN,MAC,Energyefficie

6、nt,NS229目录1.绪论11.1研究背景与研究意义11.2研究内容22.MAC协议的原理及分析42.1MAC协议原理42.1.1无线传感器网络结构42.1.2MAC协议设计问题52.2MAC协议理论分析62.2.1基于竞争的MAC协议分析72.2.2基于调度算法的MAC协议分析82.2.3其它MAC协议分析102.3MAC协议比较102.4MAC协议改进可行性分析112.4.1数据采集树调度机制112.4.2采集树分析123.仿真实验及协议改进133.1仿真环境搭建133.2MAC协议改进153.3NS2网络仿真173.3.1参数

7、设置183.3.2协议的实现2029总结26参考文献28致谢29291.绪论1.1研究背景与研究意义近年来，随着半导体技术、通信技术、微系统技术和计算机技术的快速发展，无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN)[1]技术在世界范围内引起了人们的关注，它被广泛地应用于军事，医疗，工业，环保等各个领域，被称为影响人类未来生活的十大新兴技术之首[2]。随着无线传感器网络的深人研究和广泛应用，无线传感器网络将逐渐深入到人类生活的各个领域。在军事方面，军方可以在预定的监控区域散布大量微型廉价的传感器节点，通过这些传感

8、器节点实时地监测周围环境的变化，如温度、湿度、人员活动密度等，然后可以通过卫星等方式将这些数据发送回基地，通过这些数据可以取到监控到敌军活动的情况；在医疗方面[3]，在人体身上安装特殊用途的传感器节点，如心率和血压监测设