數(shù)據(jù)采集型傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC的傳輸控制機(jī)制研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，普適計(jì)算(Ubiquitous Computing)思想和各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益受到人們的關(guān)注和重視。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless SensorNetwork)技術(shù)作為普適計(jì)算系統(tǒng)中的一個(gè)典型應(yīng)用，因其在軍事偵察、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價(jià)值成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。WSN綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各

2、種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。WSN作為一種新型復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中也尤其特殊之處。傳感器節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力不高，能量有限且更新不易，這使得能量效率問題成為研究的熱點(diǎn)。本論文首先分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議，然后針對(duì)具有較好應(yīng)用前景的數(shù)據(jù)采集型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，并提出了兩個(gè)高效的MAC傳輸控制機(jī)制。 論文首先對(duì)CSMA機(jī)制進(jìn)行了研究。作為一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，w

3、sN的多址接入機(jī)制同樣要考慮無線信道的特點(diǎn)。但是無線環(huán)境下常用的CSMA機(jī)制，包括競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和退避機(jī)制在這里并不完全適合。本文在詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)采集型WSN特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地對(duì)此類應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和退避機(jī)制進(jìn)行了研究，其中重點(diǎn)是退避機(jī)制。論文指出傳統(tǒng)的退避機(jī)制并不能完全融入數(shù)據(jù)采集型傳感器網(wǎng)絡(luò)中，需要根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)進(jìn)行修改。之后，本文給出了在數(shù)據(jù)采集型應(yīng)用的環(huán)境下對(duì)這些退避機(jī)制的進(jìn)行完善的具體方法，通過仿真對(duì)一些退避機(jī)制進(jìn)行了比較并給

4、出了詳盡的分析。 隨后，論文對(duì)數(shù)據(jù)采集樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并指出對(duì)于數(shù)據(jù)采集型WSN的MAC協(xié)議而言,構(gòu)造一個(gè)負(fù)載均勻采集樹可以提高M(jìn)AC的性能，降低數(shù)據(jù)碰撞，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，減少端到端延遲，并能夠大幅度降低能量的消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。由此本文將采集樹的生成作為一個(gè)為MAC協(xié)議服務(wù)的重要的機(jī)制進(jìn)行研究。在這里，本文主要討論了EGTP(負(fù)載均勻數(shù)據(jù)采集樹生成協(xié)議)協(xié)議。這個(gè)協(xié)議可以使采集樹同層節(jié)點(diǎn)之間能耗較為均勻，避免節(jié)點(diǎn)間能量消