無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量集成了傳感、數(shù)據(jù)收集、處理和無線通信能力的傳感器節(jié)點構(gòu)成的無線自組織網(wǎng)絡(luò)。其低成本、自組織、體積小等特點及強大的數(shù)據(jù)獲取能力使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，介質(zhì)訪問控制協(xié)議(MAC)規(guī)定了無線信道的使用方式，為無線節(jié)點合理分配通信資源。傳統(tǒng)MAC協(xié)議的設(shè)計目標(biāo)是最大化吞吐量、最小化延遲并保證其公平性。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量極為有限的特點決定了其MAC協(xié)議的設(shè)計要以最小化能耗為首要目標(biāo)。

2、 本文首先對典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議進行了分類介紹，從傳感器節(jié)點能量消耗的主要原因入手，分析了MAC協(xié)議設(shè)計中采用的節(jié)能機制。隨后詳細(xì)介紹了專用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于競爭的MAC協(xié)議—SMAC(Sensor-MAC)，分析了SMAC的節(jié)能機制，并指出了周期性睡眠帶來的延遲影響。 論文提出了兩種MAC協(xié)議的設(shè)計方案：第一，提出了延遲控制的動態(tài)占空比MAC協(xié)議DC-SMAC。該協(xié)議旨在改善SMAC固定占空比不能適應(yīng)負(fù)載變化以及

3、延遲過大的不足，節(jié)點能夠根據(jù)數(shù)據(jù)包的平均延遲動態(tài)調(diào)整占空比，并可根據(jù)應(yīng)用的需要選擇合適的延遲容忍度。仿真結(jié)果表明，相比SMAC，DC-SMAC在延遲、能耗以及吞吐量方面都有顯著提高；第二，提出了帶功率控制的MAC協(xié)議TPC-SMAC。功率控制的目的在于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，減少沖突，進一步減少能耗。TPC-SMAC利用SMAC的同步過程建立優(yōu)化功率表，為不同鄰居選擇合適的功率等級。除此之外，TPC-SMAC還加入了鄰居數(shù)目優(yōu)化策略，通過發(fā)送功率