基于事件驅(qū)動的WSN自適應(yīng)MAC協(xié)議研究.pdf

1、WSNs是由不限數(shù)量的一系列微型傳感器節(jié)點所組成的一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)，這些節(jié)點具有搜集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)等功能，被部署在指定區(qū)域內(nèi)工作。由于其組網(wǎng)靈活、動態(tài)拓撲性強、不需要固定基礎(chǔ)設(shè)施支持、成本低等特點被廣泛用于軍工行業(yè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)監(jiān)控，智能家居，交通管理等領(lǐng)域。傳感器節(jié)點是由內(nèi)置于硬件中的微型電池來維持其能量消耗，所以能攜帶的能量非常少。WSNs可能會被布設(shè)在一些對人體有害的場景中，因而人為更換能源存在困難。因此，通過設(shè)計使

2、能量能夠高效率使用的各層次協(xié)議來降低節(jié)點能量消耗、增加網(wǎng)絡(luò)的壽命已成為WSNs研究中意義重大的一環(huán)。
　　本文針對 WSNs能量消耗有限的特點，研究了基于事件驅(qū)動和 Quorum的WSNs自適應(yīng)調(diào)度機制，主要創(chuàng)新性工作如下:
　?。?）通過研究基于競爭和基于固定分配的WSNs中不同MAC協(xié)議的優(yōu)缺點，設(shè)計了保留兩者優(yōu)點并削弱其缺點的混合型方法。節(jié)點使用隨機訪問方式獲取信道的使用權(quán)，同時引入Grid Quorum系統(tǒng)，減少同時

3、競爭信道的節(jié)點數(shù)目，以此減少發(fā)送失敗的概率；然后通過合理調(diào)整Grid Quorum的循環(huán)長度，解決固定占空比所帶來的缺點。
　?。?）針對使用異步傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點因為間歇性休眠造成的鄰居發(fā)現(xiàn)困難的問題。結(jié)合現(xiàn)有的異步傳輸方法的優(yōu)缺點，提出了結(jié)合中國剩余定理的質(zhì)數(shù)序列Grid Quorum來分配時隙。利用質(zhì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)的非空交叉性，保證網(wǎng)絡(luò)能夠進行數(shù)據(jù)交付。
　?。?）針對其他WSNs中所設(shè)計的信道獲取方法，控制信息過多導(dǎo)致能耗增加

4、以及信道利用率過低的情況，創(chuàng)新性的使用了新型的 CCA，對 MAC協(xié)議中字段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)置，最后根據(jù)簇頭節(jié)點和普通節(jié)點的特點，設(shè)計出了快速休眠機制和貪婪模式達到高效使用能量的結(jié)果。
　　本文綜合考慮基于隨機訪問和基于固定分配的MAC協(xié)議的優(yōu)缺點，提出一種新型的混合型MAC協(xié)議，通過引入Quorum系統(tǒng)，提出自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負載的方法，最后通過改進后的CCA完成異步鄰居發(fā)現(xiàn)，結(jié)合對幀結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并對普通節(jié)點和簇頭節(jié)點分別