无线传感器网络介质访问控制算法研究

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1、西北工业大学硕士学位论文无线传感器网络介质访问控制算法研究姓名：赵洪钢申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：史浩山20060301摘要微机电系统(MEMS，Micro—Electro—MechanismSystem)、片上系统(SOC，ystemOnChip)和无线通信技术的进步孕育了无线通信传感器网络(WSN，／iretessSensorNetwork)。这种网络系统可被广泛地应用于国防军事、环境监4、医疗卫生、交通管理、目标跟踪、火灾预警等领域。WSN作为一个全新的f究领域，向科技工作者提出了大量的挑战性研究课题，介质访问控制算法便是}中的一个技术难点，也是关键点之一。本

2、论文的研究工作是围绕着无线传感器网络的介质访问控制算法这一底层}础结构展厅的，主要完成的工作包括：1．从能量消耗、可扩展性和网络效率二三方面出发，论述无线传感器网络的介质访问控制算法中面临的主要问题和造成能量消耗的主要原因。2．总结、比较了现有无线传感器网络的介质访问控制算法。3．在传统慢速退避算法的基础上，融入自适应系数和退避因子的思想，提出一种新的自适应慢速退避算法，称为ASB，对其核心思想讨论，并进行仿真验证。结果显示能有效提高网络吞吐量，特别是在网路拥塞状况变化剧烈时，可减小额外开销并保持稳定的网络吞吐量。4在S—MAC协议所提出的固定占空比基础卜，融入了“七折线法”和加权统计

3、的思想，提出一种新的自适应占空比算法，称为AdaptiveburyCycle。仿真结果显示，该机制可有效降低空闲节点的占空比，减少能量消耗：并能预测节点下一周期的数据流量，从而调整其占空比，减少碰撞和阻塞发生的概率；尤其在任务突发模式下，4能有效提高节点的数据吞吐量。5．展望未来的研究工作和方向。关键词：无线传感器网络、介质访问控制、退避算法、低占空比AbstractAdvancesinMEMS(Micro—Electro—MechanismSystem)、SOC(SystemonChip)andWirelessCommunicationshavemadeWSN(WirelessSen

4、sorNetwork)possible，whichhasawiderangeofpotentialapplicationsincludingnationaldefence，environmentmonitoring，medicalsystems．targettracking，habitatsensingandfiredetectionLikeinallshared—mediumnetworks．mediumaccesscontrol(MAC)isanimportanttechniquethatenablesthesuccessfuloperationoflhewirelesssenso

5、rnetwork．TheresearchofthisthesisisbasedontheanalysisofagreatdealofrecenttechnicafreportsandresearchresultsonWSNanditsmainworkjnclude：1．Fromtheenergyconsumption，networktopologyandefficiency，thedifficultyindesigningMACandmajorSOUrCeSofenergywasteare，described．2．TherecentrepresentativeMACprotocolsa

6、rediscussedandpresentedindetail3Basedontheanalysisoftheexistingbackoffalgorithmsinaccesslayer．anadaptiveslowbackoffalgorithmisproposed．Analysisandsimulationresultsshowthat，thenewalgorithmcanimprovenewworkthroughputefficiently．Especiallywhenthenetworkcongestionvariesseriously，thenewalgorithmcanre

7、duceoverheadandkeepthenetworkthroughputstable．4．Basedontheanalysisoftheexistinglow—duty—cyclealgorithms，anadaptiveduty-cyclealgorithmisproposed，whichconcernswithstabilityallowanceand7segmentsalgorithm．Analysisandsimulationre