基于s-mac协议能量有效性的改进

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1、基于S-MAC协议能量有效性的改进1.2国内外研究现状无线传感器网络(WSN)是新一代的传感器网络，有着广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人们的生活和生产的各个领域带来巨大的变革。世界各国都非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的发展和应用，波士顿大学（BostonUniversity）还于最近创办了传感器网络协会（SensorNetworkConsortium），期望能促进无线传感器网络的发展研究。除了波士顿大学，该协会还包括BP、霍尼韦尔（Honeywell）、Invens

2、ys、InetcoSystem、MillennialNet、L-3Communication、MillennialNet、Radianse、TextronSystem、及SensicastSystem[3]。国际上比较有代表性和影响力的无线传感器网络实用和研发项目有遥控战场传感器系统——REMBASS（REMBASS：RemoteBattlefieldSensorSystem），智能尘埃（Smartdust）、网络中心战及灵巧传感器网络、Intel®；Mote、SensIT、SeaWeb、Smart

3、-Its项目、行为习性监控（HabitatMonitoring）项目，英国国家网格等。尤其是美国军方最新实验成功的低成本“狼群”地面无线传感器网络，标志着电子战领域的最新技术突破。俄亥俄州正在开发“沙地直线”（ALineintheSand）无线传感器网络系统[4]。在日本，日立制作所与YRP泛在网络化研究所与2004年11月24日宣布开发出了全球体积最小的无线传感器网络终端，该终端为安装电池的有源无线终端，可以搭载温度、亮度、红外线、加速度等各种传感器。英特尔公司和加尼弗尼亚州伯克利分校正领导着“微尘”技

4、术的研究工作。他们成功创建了瓶盖大小的全功能传感器，可以执行计算、检测与通信等功能。在旧金山，200个联网“微尘”节点已被部署在金门大桥上，这些微尘用于确定大桥从一边到另一边的摆动距离[5]。国外一些著名的大学也先后开展了传感器网络方面的研究。几个大型研究项目包括：加州大学伯克利分校的NEST（NEST：NetworkedEmbeddedSensorTechnology）项目：包含TinyOS和TinyDB两个子项目[3]。TinyOS是一个为无线传感器网络设计的开源操作系统，它的程序采用模块化设计，因此

5、程序核心不大，能够适用于存储资源受限的传感器节点。TinyDB提供了类似于SQ的查询接口，用户可以指定查询条件，TinyDB从环境中收集满足条件的数据并将数2绪论据返回给用户；麻省理工大学µAMPS项目，利用节点簇的算法尽量降低功耗；还有其他的项目如Terminodes、MEMET等[6]。我国现代意义的无线传感器网络技术及应用研究几乎与世界发达国家同步启动，1999年首次正式出现在中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的信息与自动化领域研究报告中，是该领域提出的五个重大项目之一。随着知识创新试点工程

6、的深入，2001年中科院依托上海微系统所成立微系统研究和发展中心，引领院内的相关工作，并通过该中心在无线传感器网络的方向上陆续部署了若干重大研究项目和发展性项目。国家“十五”科技攻关项目把传感器网络列为重大研究项目[7]。1.2论文研究的主要内容无线传感器网络通常包含大量自组织的分布式节点。由于其组网快捷、灵活，且具有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。由于传感器节点能量受限，节能成为传感器网络媒体访问控制（MAC）协议设计首要的问题。传感器媒体访问控制协议（S-MA

7、C）就是针对传感器网络的节能需求而提出的。S-MAC协议是一种典型的基于竞争的随机访问MAC协议，该协议不要求严格的时间同步，具有良好的扩展性，但是它也存在着节点活动时间无法根据通信负载动态变化以及节点休眠带来的延迟问题。由于S-MAC协议存在的缺点，目前的很多研究工作都是在此基础上进行相应的改进，使无线传感器网络的MAC协议更加完善。本文针对无线传感器网络中节点能量受限的问题，对无线传感器网络基于竞争的S-MAC协议的休眠机制进行改进，由于S-MAC协议中，节点的侦听/睡眠周期是固定的，不能适应网络负载

8、的变化，造成能量浪费，所以希望通过研究S-MAC协议，动态地调整节点的侦听/睡眠周期，借以降低能耗，延长网络的生存时间，同时提高网络吞吐量，减少延迟。1.3本文的内容结构本文主要研究无线传感器网络S-MAC协议休眠机制的改进，使节点能动态3基于S-MAC协议能量有效性的改进的适应网络负载的变化，节省节点空闲监听时的能量。具体内容安排如下：第一章是绪论，介绍了本文的研究背景、研究目的和研究内容，以及无线传感器研究的现状。第二章详