無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）綜合了傳感器、嵌入式計(jì)算、分布式處理和無(wú)線通信等技術(shù)，是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由隨機(jī)分布的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的方式構(gòu)成。它借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器，協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，對(duì)其進(jìn)行處理，并通過(guò)無(wú)線和自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式，將獲取到的信息送到終端用戶，實(shí)現(xiàn)了物理世界、計(jì)算機(jī)世

2、界和人類社會(huì)的有效連通。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其自組織性、微型性、低成本、靈活性等特點(diǎn)，在軍事、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療健康、空間探索、商業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。 本文針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進(jìn)行分析，并給出了改進(jìn)方案，主要包括如下兩個(gè)方面： 1．提出了一種根據(jù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)睡眠—活動(dòng)時(shí)間比例的MAC協(xié)議—ATMAC，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)TMAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，以低能耗、低延遲為目標(biāo)，主要采用自適應(yīng)、多級(jí)別的占空比及

3、自適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)窗口，數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列使節(jié)點(diǎn)在流量較小時(shí)能更多的處于睡眠狀態(tài)以節(jié)省能量，而在流量較大時(shí)，傳輸所涉及的節(jié)點(diǎn)可相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)，且大流量和小流量節(jié)點(diǎn)所采取的占空比可以不同，從而節(jié)省低流量節(jié)點(diǎn)用于空閑偵聽(tīng)的能耗，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，增大網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。仿真結(jié)果顯示新協(xié)議在能量消耗、數(shù)據(jù)延遲等方面要超過(guò)TMAC。 2．傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不能適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，于是大量的研究工作者提出了針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧。大多數(shù)學(xué)

4、者采用類似于TCP/IP協(xié)議棧的分層結(jié)構(gòu)，各層之間有較為嚴(yán)格的任務(wù)劃分，使得這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有一定的局限性。在能量成為主要問(wèn)題的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，如何使網(wǎng)絡(luò)更長(zhǎng)時(shí)間的保證通信質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)通信的最高目標(biāo)。本文以如何延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期為目標(biāo)，提出了一個(gè)針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的跨層協(xié)議設(shè)計(jì)方法CLEED（CrossLayer Energy Efficient Design）。CLEED采用應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層共享數(shù)據(jù)的方法，以延