無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議改進(jìn)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是由部署在所要監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量體積小、成本低、具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。在WSN中,節(jié)點(diǎn)使用能量受限的電池供電,無(wú)線收發(fā)模塊是節(jié)點(diǎn)最大的耗能部件,而介質(zhì)訪問(wèn)控制(Medium Access Control,MAC)協(xié)議直接控制著無(wú)線收發(fā)模塊,對(duì)節(jié)點(diǎn)能耗有重要影響。因此,設(shè)計(jì)有效的MAC協(xié)議,在傳感器節(jié)點(diǎn)間分配有限的無(wú)線通信資源來(lái)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)

2、的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有重要意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。
　　 本文首先分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)用和關(guān)鍵技術(shù)；接著討論了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)原則和能耗因素,并重點(diǎn)研究分析了已有的具有代表性的幾類MAC層協(xié)議以及各MAC協(xié)議的工作原理、性能、優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合；最后針對(duì)流量自適應(yīng)混合MAC協(xié)議(Z-MAC)只是單純地從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的沖突情況來(lái)調(diào)整發(fā)送節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)隙,而接受節(jié)點(diǎn)在整個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程中一直是處

3、于活動(dòng)狀態(tài)的不足,給出一種改進(jìn)的適合具體WSN應(yīng)用的MAC協(xié)議(ModifledMAC,M-MAC)。協(xié)議通過(guò)引入廣播機(jī)制,利用廣播幀中的偵聽(tīng)／休眠調(diào)度方案,節(jié)點(diǎn)被提前通知只在發(fā)送或接受數(shù)據(jù)時(shí)才處于活動(dòng)狀態(tài),其他時(shí)刻則處于休眠狀態(tài)。這樣能最大限度地避免數(shù)據(jù)沖突,串音和空閑偵聽(tīng),使節(jié)點(diǎn)在正確的時(shí)間接受正確的數(shù)據(jù),減少網(wǎng)絡(luò)能量消耗；與此同時(shí),為了進(jìn)一步減少節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)信道引起的沖突,引入自適應(yīng)調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的退避機(jī)制,節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)沖突情