基于竞争和tdma混合型无线传感器网络mac协议地研究

《基于竞争和tdma混合型无线传感器网络mac协议地研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)是新兴的特殊的计算机网络，是基于应用的特殊的大规模分布式无线网络，被认为2l世纪最有影响力的、改变世界的10大技术之一，有着十分广泛的应用前景，它在工业、农业、军事、环境、医疗等领域有具有巨大的应用价值。无线传感器网络面向任务，综合了传感检测、控制、嵌入式计算、无线通信、分布式信息处理等跨领域技术，它具有快速组网、高效节能、抗毁性强等特点。相对于传统的无线通信网络，无线传感器网络有明显的特殊性，节点的资源相当有限，节能效率成首要的性能指标，网络还应具备良好的可扩展性以适应动态拓扑。介质访问控制(MediumAcce

2、ssControl，MAC)协议决定无线信道的使用方式，对网络性能有重要影响，而传统无线网络的MAC协议无法满足无线传感器网络的特殊需求，需要针对具体的应用模型设计专门的MAC协议。现有的大部分WSNMAC协议普遍采用单纯的基于竞争或基于TDMA调度的方式，很难在各个性能指标中取得较好平衡，而倍受学者关注的结合两者的混合型机制是高效WSNMAC的研究趋势和可行的解决方案，富有挑战性和实际意义。本文研究基于竞争和TDMA的混合型WSNMAC协议，主要工作有：(1)综合分析了经典的竞争型的和TDMA方式的WSNMAC协议，着重分析了典型的混合型协议p．MAC；(2)在深入研究肛．MAC的基础

3、上，指出其不足及局限性，并从两方面进行改进研究：增强改进IX．MAC得到EIX．MAC协议；对“．MAC自适应化改造，使其能适应于动态流量的数据采集型应用，得到Ap．MAC协议。文中对两方面改进研究的提出点、设计及主要机制作了详细阐述，最后通过仿真实验对比分析p．MAC及改进协议的性能。本文研究的创新点及主要成果如下：(1)增强改进“．MAC，提出了Elx．MAC协议，它在功能方面解决了“．MAC作为前提假设的节点同步及动态拓扑适应性问题；在性能方面有效改善了p．MAC的GT子信道效率较低的问题，使用一种改进的信道结构，使无竞争期完全由占网络主流量的周期性报告调度使用，信道使用率得到明显

4、提高，并在竞争期引入Timeout机制，进一步限制了空闲侦听带来的额外能耗。实验结果表明：增强型广东工业大学工学硕士学位论文的协议Eg—MAC在与g-MAC同样的应用环境中，取更优的节能效率。该研究成果已在核心期刊《计算机应用研究》种高效的混合型的无线传感器网络MAC协议”。能以轻微的时延性能损失来换发表论文一篇“Ela-MAC：(2)对“一MAC进行自适应化改造，提出了A“．MAC协议，它针对扩展的动态流量的数据采集型应用，解决了斗．MAC的时钟同步以及动态拓扑适应性的问题，并使用一种改进的信道结构和控制方式，改变了传感器节点被动作业的方式，而以环境事件为驱动，由传感器节点主动产生作业

5、任务和带宽需求，主动向基站预约带宽和传输报告数据，并同时利用对发送缓冲器的监测实现流量感知，引入自适应调整机制，取得了良好的动态流量自适应性。实验结果表明：Ap．MAC增强了协议的动态流量适应性，能以稍微降低节能效率来适应负载流量的变化，保证数据传输的时延性能及可靠性。该研究成果已在核心期刊《自动化学报》发表论文一篇：“A“．MAC：一种自适应的无线传感器网络MAC协议"。本课题主要研究基于竞争和TDMA的混合型MAC协议，在功能和性能方面，增强和改进典型的混合型协议p．MAC，得到高效实用的Eg．MAC和Ap．MAC协议，所取得的成果为无线传感器网络前沿技术的研究，尤其是其MAC协议的

6、进一步研究提供了参考，并具有一定的工程应用价值。关键词：无线传感器网络；MAC协议；混合型；自适应；／a-MAC；Ep—MAC；Ag-MACIlABSTRACTWirelessSensorNetworks(WSN)isanewspecialkindofcomputernetworks；itisbasedonapplicationsandislarge·scaledistributedwirelessnetworks，whichisacceptedasoneofthemostimpactiveandmostimportanttechnologiesthatarechangingthewor

7、ldinthe21stcentury．WSNenjoysverywideprospectofapplications，itshowsgreatvalueintheindustry，agriculture，military，environmentandmedicalfield．WSNistask—oriented；itconsistsofgreatlotsofnodes．WSNcolligatesmanyfieldsoftechnol