面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能MAC協(xié)議的研究

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對其關(guān)鍵技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能要求會越來越高。不只是需要滿足網(wǎng)絡(luò)的可靠性能，同時(shí)對于網(wǎng)絡(luò)的生存壽命也提出了更高要求。影響網(wǎng)絡(luò)生存壽命的一個關(guān)鍵因素是網(wǎng)絡(luò)能量受限，因此節(jié)能成為了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的問題。 在深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層現(xiàn)已存在的MAC協(xié)議基礎(chǔ)上，本文考慮到傳感器節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)存在一定的可靠性和空間相關(guān)性，以及在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)負(fù)載總是不斷變化這些特點(diǎn)，由此設(shè)計(jì)出兩種新的節(jié)能的MAC協(xié)議，對延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命具有重要意義。 第一種：基于感知數(shù)據(jù)可靠性與空間相關(guān)性節(jié)能MAC協(xié)議。該協(xié)議建立一個圓環(huán)狀空間相關(guān)性模型，推出了在此模型基礎(chǔ)上失真度與節(jié)點(diǎn)選擇的關(guān)系；根據(jù)節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的可靠性，對傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了選擇，可靠性高的節(jié)點(diǎn)在信道競爭時(shí)賦予更高的傳輸優(yōu)先級，同時(shí)抑制不可靠性節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸；為了避免數(shù)據(jù)碰撞采用了新的退避方法，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。 第二種：適用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載突變節(jié)能MAC協(xié)議。該協(xié)議考慮了傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)具有冗余性問題，對不同等級的節(jié)點(diǎn)采取不同調(diào)度方法，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的突變，動態(tài)調(diào)整節(jié)點(diǎn)的偵聽和休眠時(shí)間，解決了網(wǎng)絡(luò)能耗與延時(shí)之間的不公平問題，能夠更好的滿足網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜變化環(huán)境。 在Linux系統(tǒng)下，采用NS2模擬工具對兩種新的節(jié)能MAC協(xié)議進(jìn)行仿真。通過從網(wǎng)絡(luò)的能耗、時(shí)間延時(shí)、吞吐量等方面的對比分析，可以看出兩種新的節(jié)能MAC協(xié)議在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能，在節(jié)能方面尤為突出。 【關(guān)鍵詞】：物聯(lián)網(wǎng) WSN 節(jié)能MAC協(xié)議 感知數(shù)據(jù)可靠性 負(fù)載突變 NS2
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 論文研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文主要工作11-12
• 1.4 論文的內(nèi)容結(jié)構(gòu)12-13
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)研究13-25
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)13-16
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)13-14
• 2.1.2 無線傳感器的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成14-15
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議15-16
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性16-19
• 2.2.1 與無線自組織網(wǎng)絡(luò)的差別16-17
• 2.2.2 傳感器節(jié)點(diǎn)的不足17-18
• 2.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)18-19
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 MAC 協(xié)議19-20
• 2.3.1 MAC 協(xié)議設(shè)計(jì)需要考慮的特性19-20
• 2.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議的分類20
• 2.4 基于競爭的 MAC 協(xié)議20-22
• 2.5 基于固定分配的 MAC 協(xié)議22-23
• 2.6 兩者混合的 MAC 協(xié)議23-24
• 2.7 本章小結(jié)24-25
• 第三章 感知數(shù)據(jù)可靠性與空間相關(guān)性節(jié)能 MAC 協(xié)議25-35
• 3.1 相關(guān)工作25-26
• 3.2 新模型的建立與理論分析26-30
• 3.2.1 建立新模型的必要性26
• 3.2.2 新模型的建立以及相關(guān)理論分析26-27
• 3.2.3 節(jié)點(diǎn)的處理方法與理論分析27-30
• 3.3 信道分配策略的設(shè)計(jì)30-32
• 3.3.1 可靠性節(jié)點(diǎn)篩選方法30-31
• 3.3.2 系統(tǒng)優(yōu)化參量的確定31-32
• 3.4 沖突避免方法的設(shè)計(jì)32-33
• 3.5 New-MAC 協(xié)議核心思想分析33
• 3.6 本章小結(jié)33-35
• 第四章 適用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載突變節(jié)能 MAC 協(xié)議35-43
• 4.1 相關(guān)的工作35-36
• 4.2 S-MAC 協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)36
• 4.3 節(jié)點(diǎn)分類的設(shè)計(jì)36-39
• 4.3.1 節(jié)點(diǎn)分類方法37-38
• 4.3.2 同步時(shí)間與節(jié)點(diǎn)的處理38-39
• 4.4 新的節(jié)能 MAC 協(xié)議設(shè)計(jì)39-42
• 4.4.1 相關(guān)概念的定義39
• 4.4.2 動態(tài)調(diào)整偵聽和休眠時(shí)間39-40
• 4.4.3 新協(xié)議改進(jìn)策略分析40-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 第五章 兩種新的節(jié)能 MAC 協(xié)議仿真與性能分析43-52
• 5.1 網(wǎng)絡(luò)模擬工具 NS23543-44
• 5.1.1 NS2 的描敘43
• 5.1.2 NS2 中新協(xié)議的添加43-44
• 5.1.3 NS2 模擬的簡單流程44
• 5.2 感知數(shù)據(jù)可靠性與空間相關(guān)性節(jié)能 MAC 協(xié)議仿真44-48
• 5.2.1 仿真網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>44-45
• 5.2.2 網(wǎng)絡(luò)仿真參數(shù)的設(shè)置45-46
• 5.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析46-48
• 5.3 適用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載突變節(jié)能 MAC 協(xié)議仿真48-50
• 5.3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c模擬參數(shù)配置48
• 5.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析48-50
• 5.4 本章小結(jié)50-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 工作總結(jié)52-53
• 6.2 工作與展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 發(fā)表論文和科研情況說明58-59
• 致謝59-60

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一種跨層設(shè)計(jì)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議    鄭國強(qiáng);寧永海;唐盛禹;

CTrace—一種以MAC地址為中心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方法    羅旭;柴利;楊君;

一種能量有效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延MAC協(xié)議    賈曉靜;張少波;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位系統(tǒng)    郭旭斌;葉長城;王憶文;李輝;

基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究    徐久強(qiáng);盧鎖;趙海;崔行兵;劉大鵬;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的滾動時(shí)域狀態(tài)估計(jì)方法    駱吉安;柴利;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的Top-k監(jiān)測(英文)    曹芳菲;何文麟;陳紅;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專利分析    美國專利律師 譚文曄　薛之揚(yáng)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)改變未來世界    本報(bào)記者 趙建國

利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測能力    溫雅路

國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究進(jìn)展    賽迪顧問信息產(chǎn)業(yè)研究中心高級咨詢師 王坤

科學(xué)準(zhǔn)確地認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)    本報(bào)記者 姚傳富

理智部署無線傳感網(wǎng)    沈建苗　編譯

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)觀測平臺投入應(yīng)用    卞 輯

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)供電獲新援    

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仰賴Zigbee    博強(qiáng)

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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱私保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究    趙寶康

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程抄表關(guān)鍵技術(shù)研究    姜宇

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于量化信息的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)與融合    周彥

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)覆蓋的研究    谷雨

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)精確動態(tài)定位及其安全性問題研究    馬永波

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