支持移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通常被認為是靜止的，而實際應用往往對傳感器節(jié)點有移動性需求。進一步的研究指出，通過對移動節(jié)點的有效支持能夠提升網(wǎng)絡(luò)性能和擴大傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用范圍。然而，以往的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議很少考慮對節(jié)點移動性的支持，作為保證網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計適用于移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。SMAC協(xié)議是被廣泛認可的一種典型傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，它采用的低占空比技術(shù)能有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗。目前已經(jīng)有相關(guān)研

2、究在SMAC的基礎(chǔ)上，改進并提出了一些移動傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，但這些協(xié)議對移動性的支持仍然不足。本文在研究SMAC協(xié)議及其改進方案的基礎(chǔ)上，對能量高效的移動傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計問題展開研究。
　　首先，本文從理論上分析了SMAC協(xié)議的工作機制，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)模擬實驗分析了SMAC協(xié)議在移動應用中的具體性能表現(xiàn)，并指出它對移動性支持較差的主要原因，是由于SMAC協(xié)議中節(jié)點的正常通信需要保持休眠調(diào)度的同步，而節(jié)點在移動過程中卻不能及時

3、獲得所需的調(diào)度。
　　其次，根據(jù)上述對SMAC協(xié)議的分析結(jié)論，本文結(jié)合相關(guān)研究中有效的協(xié)議設(shè)計思路，提出基于SYNC的調(diào)度動態(tài)調(diào)整方法，以改進SMAC協(xié)議原有的休眠同步機制，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了適用于移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的SMAC_M協(xié)議。在節(jié)點靜止情況下，該協(xié)議同SMAC協(xié)議的工作方式相同;但在節(jié)點移動情況下，該協(xié)議通過SYNC消息進行節(jié)點狀態(tài)信息的交互，根據(jù)相應的算法進行移動節(jié)點探測、陌生調(diào)度發(fā)現(xiàn)以及無用調(diào)度的丟棄，從而使移動節(jié)點及時

4、與周邊節(jié)點實現(xiàn)休眠同步，并消除移動節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點休眠同步的干擾。
　　最后，本文用C++實現(xiàn)了SMAC_M協(xié)議的關(guān)鍵算法，并在網(wǎng)絡(luò)模擬軟件NS2中添加了該協(xié)議。通過模擬實驗對分別采用SMAC_M協(xié)議、SMAC協(xié)議和IEEE802.11協(xié)議時的網(wǎng)絡(luò)性能進行比較，結(jié)果表明:在節(jié)點移動情況下，與SMAC協(xié)議相比，該協(xié)議有效降低了數(shù)據(jù)傳輸時延和丟包率;在數(shù)據(jù)負載量較小情況下，該協(xié)議在時延和丟包率上的性能與802.11較為接近，但所需