传感器网络mac层中负载自适应地时隙调度算法研究

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1、⑨硕士学位论文htASTER’S．rHESI$摘要随着无线通信、计算技术、微电子技术的进步，极大地推动了无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)的发展，并以其低成本、低功耗、自组织和分布式的特点带来了信息感知领域的一场革命。无线传感器网络的媒体接入控制协议(MeAiumAccessControl，MAC)决定了传感器网络无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线信道资源，MAC协议处于传感器网络的底层部分，是无线传感器网络研究的重要领域之一。基于时隙调度的MAC协议主要将WSN的信道划分给节点，节点之间根据信道建立链路实现数

2、据转发的时隙。相对于基于竞争的协议，基于时隙调度的可以避免冲突，减少节空闲帧听。但是目前基于时隙调度的协议确定节点时间同步较为困难，比较适合数据量大，连续性的网络下工作。它在为节点分配时隙时，一般将各节点的分为等长的时隙，如果网络处于复杂多变的环境下，容易造成节点的时隙的浪费以及节点时延的增长。且忽视了与网络层融合，没有利用网络层路由信息降低节点分配时隙的额外的能量消耗。本文针对传感器网络处于不同的负载环境下，动态地分析每轮需要的时隙大小，在TDMA机制MAC算法基础上，改进2种不同环境下基于节点流量负载的时隙调度算法。(1)针对节点处于连续的、环境复杂多跳异

3、构网络，提出了一种多对一通讯的时隙调度算法。通过对簇内构造的转发树来预测每轮节点需要的数据量，根据数据量的大小决定时隙的大小，簇首据此为簇内成员节点分配时隙。(2)针对节点处于非连续的单跳同构网络，节点数据量变化较大，提出了一种根据节点每时每刻的数据量来决定时隙调度算法。算法采用簇结构，每轮时序周期内，簇首节点实时地采集成员节点数据量的信息，据此决定成员节点的时隙。实验分析后，算法取得了预期的效果，满足工作地2种算法的具体环境应用要求。关键词：无线传感器网络；MAC协议；时隙调度⑨硕士学位论文MASTER’STHESISAbstract，nleprogress

4、inthewirelesscommunication,computationandmicroelectronictechnologypromotedWkelesssensornetwork(WS№developmentcnorrnously．‰MACprotocoltriestoensRirethattwonodesarenotinterferingwinleachothers’transmissions，anddealwiththesituation．Itshareswirelesscommunicationchannel．MACprotocoldirect

5、lyaffectsthelifetimeofWSN．TheenergyconsumptionofMACprotocolinfluencesonthenodedataacquisitionabilityandthenetworklifetime．Ithastheverytremendousinfluenceonthesensornetwork‘Sperformance，themostimportantaimofdesigningMACprotocolistoreducetheenergydissipatedinthenetworkandmaximumthenet

6、worklifetime．SchedulingMACprotocolismainlybasedonTDMA．Itperiodicallyscheduleseachnodetimeslotfordatatransmission．Thenodeswhichareinidletimeslotsgetintosleepinordertosaveenergy．TheschedulingMACprotocolcansolvethecollisionre-transmitproblemandlesscontrolinformation．Butitneedsstricttim

7、esynchronization．Itissuitableforthenetworknodeshavemoredataloadandworkingincontinuity．Ⅵ／'hentheschemebasedonTDMAassignsthetilneslot,generallyitdivideseachsub-channelintosalnetimesloL．Ifthenetworkisunderthecomplicatedanddiversifiedenvironment,easilycreatesthenodethetimeslotwasteaswel

8、lasthenodetimedelay