基于優(yōu)先級(jí)和休眠機(jī)制的無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)MAC協(xié)議的能效優(yōu)化.pdf

1、無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)是新一代的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，在醫(yī)療、救援、軍事等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景，它的主要組成單元為傳感器節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的采集、處理和傳輸。傳感器節(jié)點(diǎn)通常是由電池供電，能量十分有限，因此，降低傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長(zhǎng)生存周期對(duì)無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)就顯得非常關(guān)鍵。在無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)中，媒體訪(fǎng)問(wèn)控制(Media Access Control，MAC)協(xié)議決定著傳感器節(jié)點(diǎn)使用無(wú)線(xiàn)信道的方式，為傳感器節(jié)點(diǎn)分配有限的無(wú)線(xiàn)信道資源，對(duì)無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的性能有著重要的影

2、響。因此，研究設(shè)計(jì)低能耗的MAC協(xié)議，對(duì)提高無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的性能有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義，本文將分別從設(shè)置優(yōu)先級(jí)和休眠機(jī)制兩個(gè)角度對(duì)無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)中的MAC協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化。
　　本文首先介紹了無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的研究背景和關(guān)鍵技術(shù)，分析了無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)MAC協(xié)議的研究現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)MAC協(xié)議的原則，并重點(diǎn)介紹了基于Wake Up Radio的MAC協(xié)議，該協(xié)議采用在傳感器節(jié)點(diǎn)上附加一個(gè)低能耗的喚醒模塊來(lái)控制節(jié)點(diǎn)的休眠與激活。進(jìn)而，本文通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)類(lèi)型、傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)

3、置優(yōu)先級(jí)以及簡(jiǎn)化緊急業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸流程等方式，對(duì)基于Wake Up Radio的MAC協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的MAC協(xié)議在降低無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的能量消耗方面取得了不錯(cuò)的效果，提高了無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的能效性。其次針對(duì)現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)中普遍采用的傳統(tǒng)休眠進(jìn)行了優(yōu)化。構(gòu)建了馬爾科夫鏈隨機(jī)模型，引入了能耗和時(shí)延代價(jià)矩陣，通過(guò)采用線(xiàn)性規(guī)劃的方法解決了有約束條件的最優(yōu)化問(wèn)題，進(jìn)而得到了使得能耗取得最小值的最優(yōu)決策。根據(jù)最優(yōu)決策來(lái)決定傳感器節(jié)點(diǎn)在下一時(shí)