一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的混合MAC協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡綜合了現(xiàn)代傳感器技術、微電子技術、通信技術、嵌入式計算技術、和分布式信息處理技術等多個學科，是一個新興的交叉研究領域。無線傳感器網(wǎng)絡能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，從而獲取詳盡而準確的信息。 高效的MAC協(xié)議是保證無線傳感器網(wǎng)絡正常運作，高效通信的關鍵。無線傳感器網(wǎng)絡的無線信道分配機制主要有隨機競爭機制、TDMA機制、FDMA機制以及CDMA機制。基于隨機競爭

2、的MAC協(xié)議存在空閑偵聽和數(shù)據(jù)碰撞等能耗問題；基于TDMA的MAC協(xié)議則存在時間同步和擴展性差問題；基于FDMA和CDMA的MAC協(xié)議實現(xiàn)復雜，傳感器節(jié)點需要較高的處理能力。因此將多種機制優(yōu)化組合，設計一種基于分簇的TDMA/CSMA混合MAC協(xié)議，從而達到最大的應用性能。目前無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議研究成為一個發(fā)展趨勢。本文提出一種基于分簇的TDMA/CSMA混合MAC協(xié)議，該協(xié)議簇內(nèi)節(jié)點利用TDMA機制實現(xiàn)信道分配，避免碰撞串擾問題

3、，從而達到低延遲快速上傳數(shù)據(jù)；簇頭節(jié)點則采用CSMA機制，避免多跳同步問題，增強可擴展性；同時，針對底層安全提出了一種可預警的攻擊應對機制，正確快速識別攻擊行為。 本文采用了一種層次化、組件自治的仿真平臺-J-Sim，對該平臺下的無線傳感器網(wǎng)絡相關組件進行了擴展。針對MAC協(xié)議的能量有效性和底層可能遭受的攻擊行為，進行了一系列的仿真實驗，輸出了相關的能耗圖。通過與其它MAC能耗仿真結(jié)果對比和底層攻擊仿真結(jié)果分析，我們得出該協(xié)議有