WSN中面向公平-效率的MAC層協(xié)議設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著無線通信技術的發(fā)展，人們對無線傳感器網(wǎng)絡的需求逐漸增多。如何平衡節(jié)點爭用信道的公平性從而延長網(wǎng)絡壽命提高網(wǎng)絡效率成為無線傳感器網(wǎng)絡MAC層協(xié)議設計中亟待解決的問題，因此WSN中面向公平/效率的MAC層協(xié)議的設計與實現(xiàn)具有一定的現(xiàn)實意義。
　　無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點能量十分有限，如何使各節(jié)點相對公平的爭用信道從而延長網(wǎng)絡壽命成為無線傳感器網(wǎng)絡首要考慮的因素之一。另一方面，提高信道利用率減少時延也十分重要。綜合考慮上述兩方面因素，有必

2、要對IEEE802.15.4MAC層協(xié)議進行深入細致的研究與分析。
　　首先，本文針對由于節(jié)點競爭能力差異所導致的信道爭用不公平的問題，在分析了現(xiàn)有時隙保障機制優(yōu)劣的基礎上，提出了一種基于優(yōu)先級的面向公平/效率的MAC層算法，通過引入分區(qū)競爭和分時調度減少節(jié)點產生競爭沖突的概率。其次，本文針對分區(qū)競爭階段提出了表征節(jié)點公平性程度的三種特征參數(shù)，并通過模糊分類的方法劃分節(jié)點的優(yōu)先級。本文在理論分析的基礎上，改進了IEEE802.15

3、.4的超幀結構，設計了具體幀格式，并實現(xiàn)了改進算法。最后，通過具體實驗從公平性指標和信道利用率兩方面驗證算法的有效性，并從跨層的角度，結合具體路由協(xié)議和網(wǎng)絡拓撲結構，分析了改進的MAC層算法對網(wǎng)絡層產生的影響。
　　實驗結果表明，本文的研究工作有效地解決了傳統(tǒng)CSMA/CA機制下由于節(jié)點競爭差異所導致的信道爭用不公平等問題，減小了節(jié)點最大退避次數(shù)和緩存占用率，平衡了整個網(wǎng)絡的能量分布，增加了信道利用率，從而延長了網(wǎng)絡壽命。同時，改