基于事件触发模型的低延迟mac协议设计与实现

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1、东南大学硕士学位论文基于事件触发模型的低延迟MAC协议设计与实现姓名：刘光迟申请学位级别：硕士专业：集成电路工程；无线传感网MAC协议设计指导教师：时龙兴；虞建立2012-05-20摘要介质访问控制(MediumAccessConlIol，MAC)协议对于无线传感器网络在事件触发数据采集场景中的性能至关重要。目前，学术界并没有针对事件触发数据采集场景的高实时性和可靠运输率要求而专门设计的MAC协议。论文针对传统无线传感器网络MAC协议在事件触发数据采集场景中遇到的数据拥塞问题进行分析，并且设计出一种在低功耗前提下能够满足事件触发数据采集场景高实时性和可靠性要求的无

2、线传感器网络MAC协议。论文分析了事件触发数据采集场景和已知的经典MAC协议的延迟特性并建立了数学模型，分析了过往的经典MAC协议在事件触发数据采集场景中存在高延迟现象的缺陷及其原因。提出了针对事件触发数据采集场景特性的低功耗低延迟MAC协议：E-MAC。E-MAC在已有MAC协议的基础上通过数据流错峰流水线传输机制和预苏醒周期等创新的结构和算法大幅降低了在事件触发数据采集场景中的延迟。论文通过建立数学模型证明了E．MAC在该场景中的低延迟特性。基于仿真软件NS-2编写相关代码搭建测试平台，分别在简单事件触发数据采集场景和复杂事件触发数据采集场景中对E舰～C的功耗

3、，延迟以及运输率进行了仿真，并与经典的低延迟低功耗MAC协议RMAC协议进行了比较，结果证明E-MAC的各项指标符合设计预期。关键词：无线传感器网络、MAC协议、事件触发数据采集场景、低功耗、NS-2ABSTRACTAbstractAsapartofwirelessSeIISOrnetwork(WSN)，mediaacoosscontrolprotocol(MAC)protocolplaysanessentialroleinevent-drivendataaggregation(EDDA)scenario．However,existedMACprotocolcan

4、notmatchtherequestofEDDAscenario．Inthisthesis，thedatacongestionproblemoftraditionalMACprotocolinEDDAscenarioisdiscussedandanalyzed．AninnovativeMACprotocolreferredtoasE-MACisproposed．Theworkofthisthesisis笛thefollowings：ForthefirsLamathematicalmodelofthelatencyofexistedMACprotocolinEDDA

5、scenarioisbuilt．TheshortagesandreasousofthelowlatencyofexistedMACprotocolinEDDAscenariohavebeenfound．Then,aninnovativeMACprotocoldesignedspecificallyfortheEDDAscenarioisproposed．BasedOiltheexistedMACprotocol，E-MAChasintroducedstaggeringpipelineu-ansportatingmechanismandpre-wakeperiod,

6、whichdecreasethelatencyinEDDAscenariowithahugerange．Also，amathematicalprovementofthelatencyofE-MACisgivenIntheend,simulationsofE-MAConNS-2insimpleandcomplicatedEDDAscenarioaregiven,comparedwithRMAC．ThesimulationresultsindicatetheE-MACismuchmorecapableofthesituationinEDDAscenariothanRM

7、AC，whichhasverifiedtheideaandanalysisabove．Keywords：WirelessSensorNetworks，MACprotocolEvent-drivenDataAggregation(EDDA)Scenario，EnergyEfficiency,NS一2Ⅱ第一章绪论作为一个新兴的领域，即使是在十年前，无线传感器网络fq(WirelcssSell∞rNetwork,wsN)还是一个处在互联网巨大光环下默默无闻的技术。然而今天，无线传感器网络就好像是人类用于感知这个世界的第二套神经系统并且正在给这个世界带来新的一轮的网络革命

8、。正如I狮