大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究.pdf

1、隨著蓄電池行業(yè)水平的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制和售后服務(wù)的要求,蓄電池行業(yè)需要在蓄電池生產(chǎn)的化成過(guò)程對(duì)蓄電池的充放電情況進(jìn)行監(jiān)控。蓄電池的化成生產(chǎn)車間內(nèi),往往有超過(guò)4000個(gè)電池在同時(shí)進(jìn)行充放電作業(yè),且工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣復(fù)雜,對(duì)處于大規(guī)模組網(wǎng)狀態(tài)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。
　　 如何在傳統(tǒng)制約無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的因素,如節(jié)點(diǎn)的帶寬、能量上限等仍沒(méi)有得到根本性的解決的前提下,保持甚至優(yōu)化大規(guī)模布局的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體能耗、通信延遲和通

2、信效率,是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文從MAC協(xié)議角度對(duì)大規(guī)模組網(wǎng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析和研究,主要工作有:
　　 (1)介紹了大規(guī)模蓄電池充放電系統(tǒng)的軟硬件方案以及其對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求。同時(shí),對(duì)大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的基本理論進(jìn)行介紹,簡(jiǎn)要分析了經(jīng)典的MAC協(xié)議,指出其在大規(guī)模組網(wǎng)條件下的不足,提出解決大規(guī)模組網(wǎng)問(wèn)題的基本方法:網(wǎng)絡(luò)分解、節(jié)點(diǎn)／信息分類和防擁塞機(jī)制。
　　 (2)針對(duì)大規(guī)模蓄電池充放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3、分別存在事件驅(qū)動(dòng)型和周期采集型兩種事件模型的特點(diǎn),提出一種針對(duì)基于傳播性事件驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的A-Sift協(xié)議和一種針對(duì)基于樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的周期性采集網(wǎng)絡(luò)的ABDC-MAC協(xié)議。
　　 A-Sift針對(duì)傳播性事件驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)完整性需求,以及傳播性事件節(jié)點(diǎn)數(shù)目和流量動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn),在Sift協(xié)議的基礎(chǔ)上,引入節(jié)點(diǎn)分類優(yōu)先級(jí)機(jī)制和全局統(tǒng)計(jì)調(diào)度機(jī)制,解決了事件中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)丟失和信道流量動(dòng)態(tài)變化的問(wèn)題。

4、>　　 ABDC-MAC協(xié)議針對(duì)樹(shù)狀拓?fù)涞拇笠?guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在的節(jié)點(diǎn)能量和傳輸效率問(wèn)題,提出了一種基于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)分解和協(xié)調(diào)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議。該協(xié)議在路由信息的基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行再一次分解,并采用了與之相適應(yīng)的節(jié)點(diǎn)接入算法,增強(qiáng)了對(duì)大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有良好的適用性。
　　 (3)在上述研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)大規(guī)模蓄電池充放電生產(chǎn)信息采集問(wèn)題。提出一種基于網(wǎng)絡(luò)分解和生產(chǎn)信息分級(jí)的HBDS-MAC協(xié)議。該協(xié)議以生產(chǎn)設(shè)備的架構(gòu)

5、為基礎(chǔ),構(gòu)筑3層樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并且按照業(yè)務(wù)的類型對(duì)節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行了區(qū)分,滿足了不同數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)延和完整性的要求。該算法也有效地應(yīng)用于大規(guī)模蓄電池充放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。
　　 本課題主要研究大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議及其在大規(guī)模蓄電池充放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用,文章根據(jù)應(yīng)用模型的不同,采用不同的解決機(jī)制,在功能和性能方面,改進(jìn)了傳統(tǒng)MAC協(xié)議對(duì)大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性問(wèn)題,并提出一種針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的MAC協(xié)議,具有一定的工程