M2M網(wǎng)絡(luò)中混合節(jié)能MAC算法的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的設(shè)備具有了通信和連網(wǎng)能力，網(wǎng)絡(luò)一切(Network Everything)逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。在這樣一種環(huán)境之下，機器到機器通信(Machine-to-Machine Communication，M2M)應(yīng)運而生。M2M是一種通信理念，是通過機器之間建立連接并使得信息交流擴展到日常生活，是無人工干預(yù)的無線設(shè)備之間的通信。作為物聯(lián)網(wǎng)的基本推動者，M2M發(fā)展迅速，預(yù)計在不久的將來，M2M設(shè)備的數(shù)量將非常大。
　

2、　M2M網(wǎng)絡(luò)部署的地理范圍比傳統(tǒng)的手機網(wǎng)絡(luò)更為廣泛，在單位面積內(nèi)，M2M網(wǎng)絡(luò)終端可能有“海量”的存在。M2M網(wǎng)絡(luò)最大問題就是能量有限。在大多數(shù)情況下，節(jié)點設(shè)備是電池驅(qū)動的，頻繁的更換電池或者充電將會非常昂貴。為了節(jié)約成本，降低能耗是必要的，這樣電池的壽命可以增加，網(wǎng)絡(luò)可以長時間的運行。在節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)中，無線收發(fā)功率占設(shè)備能耗的主要部分。MAC協(xié)議控制無線收發(fā)機制的行為，直接影響設(shè)備的能耗大小，MAC協(xié)議的能耗表現(xiàn)決定了節(jié)點的生存時間。因

3、此，改進已有的算法，研究出節(jié)能的MAC算法很有意義。
　　首先，本文闡述了M2M通信網(wǎng)絡(luò)的研究背景，研究現(xiàn)狀，介紹了其作為接入技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。同時指出M2M面臨的嚴(yán)重問題，在國內(nèi)目前尚未形成統(tǒng)一的M2M技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。其次，詳細(xì)介紹了一些在其它環(huán)境使用的節(jié)能MAC算法，對其技術(shù)特點，適應(yīng)環(huán)境進行了分析比較。接著詳細(xì)闡述三種基本協(xié)議的工作原理，對于不同算法的思想進行分析，總結(jié)對比各種經(jīng)典算法的數(shù)據(jù)包延遲，能耗和系統(tǒng)吞吐量的性能，

4、分析說明三種協(xié)議存在的優(yōu)點和缺點。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文提出一種混合的MAC節(jié)能算法。這個算法的主要思想是，通過分簇的方案降低節(jié)點的傳輸功率，時隙以預(yù)約的方式分配避免碰撞，并引入睡眠機制降低空閑偵聽的時間。經(jīng)過MATLAB軟件仿真實驗證明，改進的算法降低了網(wǎng)絡(luò)中大部分節(jié)點能量的消耗，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)總能耗的降低，延長了網(wǎng)絡(luò)的生命時間，而系統(tǒng)的延遲與吞吐量性能下降。最后，對本文的工作進行了總結(jié)與展望，指出了需要改進的部分和下一步的研究方向。算