井下自組織網(wǎng)絡(luò)s-MAC協(xié)議的節(jié)能改進(jìn)研究.pdf

1、井下自組織網(wǎng)絡(luò)需要成千上萬(wàn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)需要含電量很少的紐扣電池供電，為了使整個(gè)系統(tǒng)保持良好的穩(wěn)定性，因此需要系統(tǒng)在節(jié)能方面有良好的表現(xiàn)。
　　對(duì)井下自組織網(wǎng)絡(luò)S-MAC協(xié)議進(jìn)行了探討，并分析了井下無(wú)線傳輸環(huán)境的特殊性。通過(guò)對(duì)巷道支護(hù)材料、煤層電特性、粉塵、水汽、霧滴的分析，得出井下電磁環(huán)境復(fù)雜，信道干擾嚴(yán)重，電磁波傳輸衰減較大，這導(dǎo)致井下無(wú)線通信具有時(shí)延較大、誤碼率較高、多徑效應(yīng)嚴(yán)重等特點(diǎn)，引起節(jié)點(diǎn)經(jīng)常醒來(lái)，對(duì)數(shù)據(jù)的反復(fù)發(fā)

2、送，這些都導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量白白的消耗。
　　針對(duì)井下無(wú)線傳輸環(huán)境的特殊性，為了提高能量的有效利用，提出了一種調(diào)整動(dòng)態(tài)占空比機(jī)制的協(xié)議。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的預(yù)測(cè)，來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比，即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量變大時(shí)，把S-MAC的每一個(gè)偵聽(tīng)睡眠周期再劃分為幾個(gè)短周期，提高占空比來(lái)適應(yīng)流量的增加。在數(shù)據(jù)流量比較大的環(huán)境下，由于隊(duì)列中排隊(duì)的分組數(shù)目很多，S-MAC協(xié)議會(huì)因?yàn)閬?lái)不及傳送這些分組而發(fā)生丟包現(xiàn)象，而本協(xié)議能夠根據(jù)所預(yù)測(cè)的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比，快速傳

3、遞這些數(shù)據(jù)。
　　采用NS2仿真軟件對(duì)改進(jìn)的S-MAC協(xié)議進(jìn)行了建模仿真。仿真結(jié)果表明，由于S-MAC不能很好的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量的變化，因?yàn)樗鼘?duì)所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)固定的占空比。仿真試驗(yàn)表明:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量比較小的時(shí)候，改進(jìn)協(xié)議沒(méi)有必要調(diào)整占空比，因此占空比和S-MAC協(xié)議相同，能量消耗比較相近;當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量比較大的時(shí)候，改進(jìn)后GSMAC比S-MAC節(jié)省更多的能量，這是因?yàn)楦倪M(jìn)協(xié)議能在一個(gè)基本的偵聽(tīng)睡眠周期內(nèi)發(fā)送多個(gè)分組，從而節(jié)省了同步幀的