无线传感器网络流量自适应mac协议的设计与实现

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文无线传感器网络流量自适应MAC协议的设计与实现作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：杨兴义赵林亮教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学计算机应用技术2011年6月论文答辩日期：2011年6月答辩委员会主席：马宗民贾杰、姜月秋东北大学2011年6月万方数据AThesisfortheDegreeofMasterinComputerApplicationTechnologyDesignandImplementationoftrafficadaptiveMACprotocolforwirelessse

2、nsornetworksByYangXingyiSupervisor：ProfessorZhaoLinliangNortheasternUniversityJune2011㈣3脚0㈣坶㈣纠删1㈣∞万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：和发艾日期：川．易学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论

3、文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口--q三$E3两年函学位论文作者签名：和发艾导师签名：扭榭∥移签字日期：2Df『、6签字日期：如f／．／，万方数据东北大学硕士学位论文摘要无线传感器网络流量自适应MAC协议的设计与实现摘要无线传感器网络由大量能量受限制的传感器节点通过自组织方式组成，节点之间协作完成网络的数据传输。然而由于节点体积和成本的限制，传感器节点通常在计算能力、通信能力和能量等方面受

4、到极大影响，节点的能量消耗源自容量有限的电池。如何实现无线传感器网络能量消耗最小化以及最大化网络生存时间，是无线传感器网络的优化目标。现有的研究工作从不同的方向来延长无线传感器网络的生存时间，本文则从链路层中的MAC协议出发，研究了无线传感器网络中优化MAC协议的方法来延长网络的生存时间。针对流量变化问题，本论文提出了一种流量自适应的具有共同侦听／休眠类型的MAC协议。新MAC协议采用全网同步，整个网络中所有传感器节点采用同一个调度表，以便全网节点同时进入侦听周期和休眠周期，减少同类MAC协议中虚拟分簇机制导致的空闲侦听能量浪费；节点根据发送队列中的数据分组个数，自适应地调整节点

5、的占空比，增加节点的侦听时间，减少数据分组的端到端延迟，提高网络的吞吐量；采用一种新的退避策略，依据最近五个工作周期内节点发送数据分组的退避次数和碰撞次数调整竞争窗口，在网络高负载情况下增加发送数据分组的退避时间，减少数据分组出现碰撞的概率，在网络低负载情况下减少节点的发送数据分组时的退避时间，减少节点空闲侦听时间和数据分组的延迟。在NS2仿真平台上搭建无流量网络、单一流量网络、流量汇聚网络以及随机部署网络等四种仿真实验，将基于流量自适应MAC协议与ⅢEE802．11协议和SMAC协议分别运行在四种仿真实验中，根据仿真实验中的跟踪文件分析三种协议的性能，分析结果表明在不同流量和不

6、同拓扑的仿真无线传感器网络中，本论文提出的MAC协议在网络吞吐量和分组延迟方面表现良好，并且延长了网络的生存时间。通过本课题的研究，为进一步研究无线传感器网络提供了方法，下一步的工作将主要集中于复杂环境中新MAC协议的波动问题研究。关键词：无线传感器网络；MAC协议；全网同步；流量自适应；退避策略万方数据东北大学硕士学位论文Abs缸actDesignandImptra伍cadaptiveMACAbs仃actWirelesssensornetworksarecomprisedofalargenumberofenergy-constrainedsensorsthatself-orga

7、nizationintoamulti-hopwirelessnetwork，eachnodeperformdatatransmittingcooperatively．Butthenodesarethesize-constrainedandthecost-constrained，thesensornodesarenormallyseriousinfluenceonthecomputingcapacity,thecommunicationscapacityandenergy,thec