無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)載動態(tài)變化MAC協(xié)議研究與設(shè)計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，MAC協(xié)議負(fù)責(zé)實現(xiàn)節(jié)點的有效信道接入，其性能直接影響節(jié)點能耗、延遲等性能參數(shù)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具體應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載常存在動態(tài)變化，而現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議在適應(yīng)負(fù)載動態(tài)變化方面存在一些不足。因此，需要提出一些新的方法來研究和改善現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議對負(fù)載動態(tài)變化的適應(yīng)性。本論文主要研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)載動態(tài)變化MAC協(xié)議，主要內(nèi)容包括:
　　 1)基于馬爾可夫鏈理論和排隊理論建立了一種用于評估S

2、-MAC協(xié)議在負(fù)載動態(tài)變化情況下性能的分析模型。該模型不僅考慮了節(jié)點全連接情況下發(fā)送報文的沖突概率，更重要的是考慮了節(jié)點不完全連接而導(dǎo)致存在隱終端的情況下，節(jié)點發(fā)送報文的沖突概率。在給定實驗場景下，利用該分析模型得到負(fù)載變化時協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)吞吐率及MAC平均服務(wù)延遲性能，揭示了S-MAC協(xié)議在適應(yīng)負(fù)載動態(tài)變化時存在的一些不足。
　　 2)提出了一種載波偵聽閾值自適應(yīng)調(diào)整算法(APCS)。該算法以在線統(tǒng)計的信道競爭接入失敗次數(shù)和沖突次

3、數(shù)作為反饋控制參數(shù)，通過動態(tài)調(diào)整節(jié)點物理載波偵聽閾值以提高信道利用率，有效提升了S-MAC協(xié)議在多跳傳輸模式下的端到端吞吐率。
　　 3)提出一種可適應(yīng)周期性監(jiān)測應(yīng)用場景負(fù)載動態(tài)變化的MAC協(xié)議(TA-MAC)。該協(xié)議針對周期性監(jiān)測應(yīng)用中負(fù)載動態(tài)變化的特點，考慮到節(jié)點進(jìn)行周期性采樣時負(fù)載強度可能隨時間變化呈較大幅度變化的特性，針對到現(xiàn)有MAC協(xié)議適應(yīng)性存在的考慮不足，通過設(shè)計針對數(shù)據(jù)采集樹拓?fù)涞耐椒椒ń档腿W(wǎng)同步開銷，通過優(yōu)化

4、睡眠策略減少節(jié)點執(zhí)行完數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)后不必要的空閑偵聽能耗，通過實現(xiàn)以節(jié)點緩存數(shù)據(jù)包數(shù)為反饋信息的擴展傳輸提升了協(xié)議單操作周期內(nèi)可傳輸?shù)膱笪臄?shù)，從而調(diào)高了協(xié)議吞吐率、降低了傳輸延遲。
　　 4)提出了一種可適應(yīng)隨機事件監(jiān)測應(yīng)用負(fù)載動態(tài)變化的MAC協(xié)議(NS-MAC)。該協(xié)議針對隨機事件監(jiān)測應(yīng)用中負(fù)載動態(tài)變化的特點，考慮到隨機到達(dá)事件同時觸發(fā)鄰近區(qū)域內(nèi)多個節(jié)點的特性，針對到多個節(jié)點進(jìn)行并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸請求時所產(chǎn)生的局部區(qū)域高競爭度問題，