无线传感器网络MAC层协议研究

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1、类号TP393密级公开重庆邮电大学硕士学位论文论文题目无线传感器网络MAC层协议研究英文题目ResearchonMACProtoc01forWirelessSensorNetwOrks硕士研究生奎孟主指导教师蕉堕坐塾蕉蒋贵全副教筮——学科专业计算机应用技盎论文提交日期五12垂生且论文答辩日期丛i缉皇目三6邑论文评阅人——答辩委员会主席墼醢堕熟煎砂l乙年F月1()日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

2、研究成果，也不包含为获得重麽蜜g电太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：套策中签字日期：．珈阻年r月这日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽鱼Ⅸ电太堂有关保留、使用学位论文的规定，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。本人授权重麽邮电太堂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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授

3、权书)学位论文作者签名：否晕导师签名：、影9眵年

4、签字日期：厶I≥年厂月)f日签字日期：少f了年厂月2f日摘要无线传感器网络由大量随机散落在监测区域的低功耗的传感器节点组成，作为一种新兴技术，无线传感器网络有着很广范围的潜在应用前景，如环境监测、国防安全、数字战争等。由于传感器节点能量的局限性，在满足网络QoS需求的基础上，如何高效的利用有限的能量是关键技术之一。在无线传感器网络中，传感器节点能量主要消耗在无线消息接收过程中，而MAC层协议控制无线信道的使用方式，因此对无线传感器网络的节点能耗问题起到关键作用。首先，本文对无线

5、传感器网络进行了简介，并介绍了无线传感器网络的特征、协议栈、与传统无线网络的区别以及传感器节点的限制。其次，本文对无线传感器网络中的成熟的MAC协议进行了介绍，以分类的形式分别介绍了基于竞争、基于时分复用、其他形式的MAC协议。不同类型的MAC协议有着其特有的消息处理机制，适用于不同的应用场景。分析了已有MAC协议的局限性，具体分析了应用较为广泛的S．MAC协议，针对S．MAC协议中虚拟簇边界节点耗能过大问题提出了两种优化机制CS．MAC和BS．MAC：CS．MAC将虚拟簇边界节点的工作周期统一，因而降低了边界节点的能耗，延长

6、了整个网络的生存周期。BS．MAC以跨层的思想，将MAC层消息包中加入参数TS作为分簇路由协议中簇头选举的参考值，经过此机制，整个网络能耗更加均衡，降低了部分节点的过早死亡现象，间接延长了网络生存周期。最后，本文通过模拟仿真软件NS2对上述两种改进后的算法进行了仿真验证。与原有的S．MAC协议相比，改进后的算法明显降低了虚拟簇边界节点的能耗，提高了网络生存时间。同时，本文在硬件平台上模拟了S．MAC中信道竞争、侦听休眠机制。关键词：无线传感器网络，S．MAC，虚拟簇，CS．MAC，BS．MAC，NS2AbstractAsane

7、mergingtechn0109y，wirelesssensornetworkinghasawiderangeofpotentialapplicationssuchasenVironmentmonitoring，homelandsecurityanddigitalwarfare．SuchanetworkconsistsofagreatnumberofsensingdeVicesequippedwithlimitedpowerresources．Thus，acriticalconcernistheefficientuseof1i

8、mitedenergywhilesatisfyingtheQoSrequirement．Inwirelesssensornetwork，sensornodes’energymainlyconsumeintheprocessofreceiVingwirelessmessages，theMAC1ayerprotocolcontr01theuseoftheradiochannelandplayakeyroletotheenergyconsunlptionofwirelesssensornetwOrks．First，thisartic

9、legiVesabriefintroductionofwirelesssenornetworkalongwithitsfeatures，protocolstacks，thedistinctionsbetweenwirelesssenornetworkandthetraditi