无线传感器网络MAC协议以及路由协议研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文无线传感器网络MAC协议以及路由协议研究姓名：李晶申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：史杏荣20070501中国科学技术大学学位论文相关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研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，elk学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅，可以将学位论文编入有关数

2、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也遵守此规定。作者签名：查星加7年f月，7日中国科学技术大学硕士学位论文摘要无线传感器网络是继英特网之后的又一个技术热点．它的技术发展。得到了全世界学术界和，f：业界的普遍关注。它正深刻的影响着2l世纪人类生活的方方面面，包括军事监测、环境监控、医疗护理、智能空间技术以及很多的商业领域。本文在介绍无线传感器网络的基础上，着重研究了它的MAC协议与路由协议，以及分析了无线传感器网络的特点对协议设计的影响，并针对通信能耗这个影响WSN协议性能最主要的因素作了深入的研究。

3、论文详细介绍了无线传感器网络的概念，体系结构、协议栈和无线传感器网络的主要特点和技术难点·介绍了MAC层的主要协议，井分析它们各自的优缺点。着重分析了有代表性的S-MAC协议的设计思路。在节点密集型网络中，利用节点数据的空间相关性减少传输节点的MAC协议获得了广泛的关注。在详细分析了代表性的CC．MAC协议后，根据它的特点与存在的问题，提出了改进型的ACC—MAC协议，并对它的性能做了实验仿真。ACC．MAC进一步加强了算法的理论依据，简化了协议的实施，同时也提高了网络的各项性能。论文还详细介绍了无线传感器网络的路由协议，分析了它们各自的优缺点。对基于簇

4、的路由协议进行了深入研究，针对HeeD协议，修改了成簇算法与簇间路由算法，提出了改进型的A．HeeD协议，并对它的性能做了实验仿真。A—HeeD增强了算法的健壮性，通过反应式的广播各节点的通信代价，而不是周期性的在每轮初始化阶段广播，从而大大降低了节点问广播通信代价的次数，节省了网络的整体能耗，提高了网络的生命周期。本论文的主要贡献包括：针对单事件监测应用。提出CC．MAC模型，协议存在的问题，并提出基于同心环的相关区域模型，继而提出一种基于空间相关性的MAC协议ACC．MAC。它可以有效的保证高质量监测数据的传送，并同时抑制低质量监测数据的发送，在过滤

5、冗余数据的同时。保证了sink端的恢复失真满足应用要求。由于参加竞争媒体的节点数显著减少，ACC．MAC在节点能耗、媒体接入延时和丢包率上有明显的优势。针对主动式的周期性数据采集应埘，对于节点密度满足一定条件的网络部署，提出一种高效的基丁簇的路由协议A-HeeD。它保证了簇头均匀的分布在监测区域，且簇头的选择会兼顾自身剩余能量、邻节点的信号强度，并且比HeeD有更强的健壮性．同时，A．HeeD提供了一种低开销的簇问路由方案，即以二倍簇半径为簇间传输半径，将所有簇头连成一棵以离sink晟近簇头为根的路由生成树。A—HeeD协议对于sink离监测区域较远的情

6、况，网络生存周期明显增人。关键字：无线传感器网络，媒体接入控制协议，空间相关，路由协议，分簇路由，网络生存期巾国科学技术大学顾十学位论文ResearchonMACProtocolsandRoutingProtocolsforWirelessSensorNetworksAbstractWirelesssensornetwork(WSN)isanotherhotspottechnologyafterInternet，whichhasgainedseriousattentionfromtheacademicworldandtheindustryworld，It

7、hassignificantlyinfluencedpeople’slivesinthe21stcenturywithavarietyofapplications，includingmilitarysurveillance，environmentmonitoring,healthycaring,smartspaceandothercommercialapplications，AfterintroducingthefundamentalsofWSN，thethesismainlyfocusedonthestudyofitsMACprotocolsandmu

8、tingprotocols，andhowtheirdesignswereaffe