一种无线传感器网络能效优化mac协议的研究

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1、独创性声明本人所呈交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文的研究工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。论文作者签名i幽，屡知／／年汐月6目学位论文使用授权本人作为学位论文作者了解并愿意遵守学校有关保留、使用学位论文的规定，即：在导师的指导下创作完成的学位论文的知识产权归西安理工大学所有，本人今后在使用或发表该论文涉及的研究内容时，会注明两安理工大

2、学。西安理工大学拥有学位论文的如下使用权，包括：学校可以保存学位论文；可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；可以查阅或借阅。本人授权西安理工人学对学位论文全部内容编入公开的数据库进行检索。本学位论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权西安理工大学研究生学院办理。经过学校保密办公室确定密级的涉密学位论文，按照相关保密规定执行：需要进行技术保密的学位论文，按照《西安理工大学学位沦文技术保密申请表》内容进行保密(附《西安理工大学学位论文技术保密申请表》)。保密的学位论文在解密后，适用本授权。论文作者签名；蠲，蘼导师签名如

3、f，年仁月‘日摘要论文题目：一种无线传感器网络能效优化的MAC协议研究学科专业：计算机应用技术研究生：胡赓签名：翅蜃指导教师：吕林涛教授签名：摘要随着无线传感器网络在各个领域的快速发展和广泛应用，当前大多数网络协议已不能满足很多领域对节点低能耗及低延时的要求。因此如何提高传感器节点能效，成为当前迫切需要解决的问题。而作为无线传感器网络中对于节点能效影响最大的MAC协议的研究，已经成为当前研究的热点。本文以经典的节点周期性睡眠侦听理论为基础，通过研究现有的无线传感器网络MAC协议，并针对现有协议存在的不足，以及特定领域如

4、医疗、军事、环境监测、灾难监测等对传感器网络更低能耗、更低延时的要求，提出了一种面向无线传感器网络能效优化的G—MAC协议。本文的主要内容包括：(1)针对当前无线传感器网络高能效的要求，提出一种异步转发的G．MAC协议，降低传感器节点数据转发延时，同时最大限度地减少节点能耗。协议首先利用无线传感器网络多跳式的结构特点，将数据的转发路径以数据汇集树的形式实现；然后，在考虑冲突避免的前提下，设计并仿真了基于异步转发的无线传感器网络G．MAC协议；最后，应对不同的网络负载情况，计算传感器节点在有限能量下的能效及寿命以衡量协议

5、的优劣性。(2)针对周期性睡眠侦听机制所造成的节点早睡延时，改进了G．MAC协议的帧结构，引入自适应侦听机制，即在节点的每个活动周期传输一个数据之后，并不立即转入睡眠状态，而是增加一段动态自适应侦听，如果在自适应侦听时间内检测到信道上有新的传输，则立刻开始传输数据，否则转入睡眠状态，以此避免因早睡问题而引起的睡眠延时。(3)通过对G．MAC协议进行的实验分析比对，其结果表明该协议不但有效降低了节点因空闲侦听造成的能耗，而且在网络负载越来越高的情况下，通过自适应侦听机制，以非常小的能耗代价有效地降低了数据转发延时，提高了

6、信道利用率。因此，G．MAC协议适应了当前很多领域对无线传感器网络高能效的要求，具有一定的理论和实用价值。关键词：无线传感器网络；空闲侦听；能效；持续侦听；信道利用率hbstractTitle：RESEARCHONMACPROTOCOLFORENERGYEFFICIENCYOPTIMlZATIONOFWlRELESSSENSORNETWORKSMajor：ComputerApplicationTechnologyName：GengHuSupervisor：Prof．LintaoLUAbstractSignatureAl

7、ongwiththerapiddevelopmentandwideapplicationofthewirelesssensornetworksinvariousareas，mostcurrentnetworkprotocolscannotsatisfythenoderequirementsoflowenergyandlow—latency．Therefore，howtoimprovetheenergyefficiencyofsensornodeshasbecomeanurgentproblemtobesolved．An

8、dMACprotocolsdesign，asthemostessentialfactortothenodesenergyefficiencyinthewirelesssensornetworks，hasbecomethehottopic．Thisarticleisbasedontheclassicalperiodicsleepan