無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議節(jié)能機制研究

【摘要】： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的無線網(wǎng)絡(luò),具有非常廣泛的應(yīng)用前景。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議決定了無線信道的使用方式,在傳感器節(jié)點之間分配有限的無線通信資源,用來構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),對傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響。傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議無法滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計要求,不能直接應(yīng)用。因此,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究一直是人們普遍關(guān)注的問題,具有非常重要的實際意義。 本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景,分析了已有的MAC層協(xié)議以及MAC協(xié)議的設(shè)計原則,網(wǎng)絡(luò)的主要能量消耗原因和性能指標(biāo)。接著在S-MAC基礎(chǔ)上設(shè)計了自適應(yīng)的MAC協(xié)議,并對其進行了仿真實驗。S-MAC是針對傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能需求和自組織性而提出的,主要通過周期性休眠獲得低占空比運行。但S-MAC的固定占空比模式下的周期性休眠增加了通信時延。本文設(shè)計了動態(tài)占空比調(diào)整機制,能夠在網(wǎng)絡(luò)流量突發(fā)時對節(jié)點的占空比及時做出調(diào)整,同時采用頻繁休眠的策略,從而可以減小時延,提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量;本文還給出了平均延遲時間的分析方法,用計算的平均延遲時間來影響占空比:針對控制開銷問題,提出了減小控制幀長度的方法,從而節(jié)省了發(fā)送數(shù)據(jù)的時間。 本文在NS2網(wǎng)絡(luò)模擬平臺上對所設(shè)計的MAC協(xié)議進行了仿真實驗,采用AWK程序處理的方法,完成對跟蹤文件的數(shù)據(jù)抽取和對網(wǎng)絡(luò)的兩個主要性能指標(biāo)(能量,時延)的統(tǒng)計分析。仿真結(jié)果表明,本文在改進S-MAC基礎(chǔ)上設(shè)計的協(xié)議較之原S-MAC和IEEE 802.11 MAC協(xié)議,在能量節(jié)省、時延方面具有一定的性能改善,這對于無線網(wǎng)絡(luò)通信的進一步研究具有重要的實用價值。 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議 低能耗 低延時
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP393.08
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-16
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究內(nèi)容9-13
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2 問題的提出16-17
• 1.3 本文的工作及結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點及其協(xié)議棧19-23
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)23-25
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點25-27
• 2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用27-28
• 2.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)28-30
• 2.6.1 休眠機制29
• 2.6.2 沖突避免和退避機制29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議31-44
• 3.1 引言31-32
• 3.2 IEEE 802.11協(xié)議32-33
• 3.3 S-MAC協(xié)議33-36
• 3.4 T-MAC協(xié)議36-39
• 3.5 P-MAC協(xié)議39-41
• 3.6 A-MAC協(xié)議41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-44
• 第四章 AD-MAC協(xié)議44-62
• 4.1 引言44
• 4.2 提出的方案44-52
• 4.2.1 時間表確定44-46
• 4.2.2 同步時間計算46-48
• 4.2.3 碰撞和串音避免48-50
• 4.2.4 控制開銷減少50-51
• 4.2.5 平均延遲時間分析51-52
• 4.3 仿真實驗52-61
• 4.3.1 NS2簡介52-56
• 4.3.2 實驗結(jié)果分析56-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 在學(xué)研究成果66-67
• 致謝67

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